Résistance thermique

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La résistance thermique d'un élément exprime sa résistance au passage d'un flux de chaleur ; dans le système SI, elle est donnée en K/W (Kelvin par Watt). La résistance thermique Rth d'une plaque d'épaisseur L et de surface S vaut L/(K.S), où K est la conductivité thermique du matériau. Si les 2 faces de la plaque sont maintenues à des températures T1 et T2, le flux de chaleur traversant la plaque vaut (T1-T2)/Rth.

Il s'agit ici de conductivité thermique (ou de son inverse: résistance thermique) qui s'exprime exclusivement dans les solides. Dans ce cas, on parle de transfert purement conductif. Si des fluides (gaz ou liquides) contribuent au tranfert, la résistance thermique globale fera intervenir la notion de transfert convectif.

Refroidisseur à ailettes avec ventilateur

Sommaire

1 Montage d'un élément semi-conducteur de puissance
2 Bâtiment
- 2.1 Préconisations ADEME / RT 2000
- 2.2 Préconisations bioclimatiques
3 Voir aussi

[modifier] Montage d'un élément semi-conducteur de puissance

Les éléments semi-conducteurs de puissance sont généralement montés sur des refroidisseurs destinés à favoriser l'évacuation de l'énergie produite au niveau de la jonction anode-cathode (pour les diodes) ou base-collecteur (pour les transistors). Dans ce cas, la résistance thermique entre la jonction et l'air ambiant est une somme de 3 résistances thermiques.

Résistance thermique jonction-boîtier

Elle est donnée par le constructeur. Voici quelques résistances thermiques typiques pour différents boîtiers de transistors : TO-18 (petit boîtier rond, métallique) : 150 à 200 °C/W ; TO-39 (boîtier rond moyen, métallique) : 35 à 45 °C/W ; TO-126 (boîtier plat, plastique) : 5 °C/W ; TO-220 (boîtier plat, plastique avec patte en cuivre) : 2 °C/W ; TO-3 (boîtier métallique de type soucoupe) : 1,5 °C/W. Le transfert de chaleur entre la jonction et le boîtier se fait essentiellement par conduction.

Résistance thermique boîtier-refroidisseur

Elle dépend de la surface de contact entre l'élément et le refroidisseur et de la présence ou non d'un isolant électrique. Le transfert des calories entre le boîtier et le refroidisseur se fait essentiellement par conduction. Exemples, pour un boîtier TO-3 : sans isolant, à sec : 2 °C/W ; sans isolant, avec graisse de silicone : 0,1 °C/W ; avec isolant et graisse de silicone : 0,35 °C/W.

Résistance thermique refroidisseur-ambiance

Le transfert de chaleur entre le refroidisseur et l'air ambiant se fait essentiellement par convection (l'air ambiant vient lécher le refroidisseur ; l'air chauffé à son contact s'élève, il est remplacé par de l'air plus froid et ainsi de suite). La Rth dépend de la surface du refroidisseur, de son type (plat, à ailettes...), de son orientation (les parties verticales dissipent mieux les calories que les parties horizontales), de sa couleur (le noir rayonne plus que le brillant). Elle peut être diminuée en forçant une circulation d'air (comme dans les ordinateurs personnels) ou en faisant circuler de l'eau dans des tuyaux prévus à cet effet. La résistance thermique est donnée par le constructeur.

Pour plus de renseignements concernant les ordres de grandeur des résistances thermiques et un exemple d'utilisation, voir l'article Loi d'Ohm thermique.