Pájení VF PWR tranzistorů

Pokud při svých konstrukcích chcete dospět ke spolehlivému a opravdu výkonnému polovodičovému PA, nezbyde Vám, než zajistit dokonalé chlazení výkonových VF tranzistorů, protože právě to je úzké místo většiny radioamatérských konstrukcí. Je třeba si uvědomit, že čip výkonového křemíkového tranzistoru může pracovat maximálně okolo teploty 155°C a zároveň musí být odizolovaný od dosedací plochy tranzistoru. Děje se tak pomocí keramické vložky, nezřídka z jedovaté beryliové keramiky. Výsledkem je tepelný odpor (obvykle okolo 0,3°C/W) mezi čipem tranzistoru a jeho dosedací plochou (kam je vyveden obvykle source, nebo emitor). Ovšem ploška tranzistoru, která slouží rovněž ke chlazení, je malá a při přímém přišroubování tranzistoru na chladič zde vzniká další tepelný odpor (a může být i větší, než mezi čipem a pouzdrem tranzistoru). To vše zhoršuje odvod tepla z tranzistoru. Další tepelný odpor je mezi chladičem a chladicím vzduchem. Záleží na tlouštce chladiče, na žebrování, na velikosti chladiče (hliník není zase tak dobrý tepelný vodič) a na rychlosti proudění chladicího vzduchu. A v neposlední řadě na teplotě chladicího vzduchu. V létě to může být klidně až 35°C, a to je na celkové bilanci chladicího řetězce zatraceně vidět. Záleží také na způsobu provozu PA. Pokud pojedeme telegraficky dlouhé contestové výzvy, může ztrátový tepelný výkon dosáhnout až 70% provozu FM (CW). Samozřejmě i zde platí především fyzika a tak lze na výpočet použít běžný Ohmův zákon - jen si představme teplotu (její rozdíl - tedy gradient) jako napětí a protože známe ztrátový tepelný výkon (příkon - VF výkon), jsme schopni spočítat "tepelný proud", který musí protéct uvedenými odpory a vyvolá na nich rozdíl teplot. No a potom můžeme zjistit, jako například na tomto excelovském modelu (musím ho najít, sri), že buď budeme muset chladit vzduchem o teplotě pod bodem mrazu (a ten obvykle není k dispozici), nebo snížit tepelné odpory v konstrukčním řetězci chlazení. S některými tepelnými odpory moc nehneme (jsou dány konstrukcí tranzistorů), s teplotou chladicího vzduchu také ne, ale chladič může být tlustší, nebo z jiného materiálu (lepší rozvod tepla po ploše chladiče), může mít hustší žebra (větší chladicí plocha), chladicí vzduch může mít větší rychlost a objem (ventilátory), ale zejména lze snížit tepelný odpor mezi tranzistorem a chladičem. K tomu lze použít různé teplotně vodivé pasty (pozor, mají různé tepelné odpory), vyhladit dosedací plochy do zrcadlového lesku atd, ale jako nejlepší se ukazuje použití tzv rozptylovače tepla (tzv. spreader), což je typicky měděná destička, na které jsou tranzistory připevněny a který rozptyluje teplo po větší ploše obvykle hliníkového chladiče. A ukazuje se, že z hlediska přenosu tepla nejlepší připevnění VF výkonového tranzistoru na měděný chladič je ho tam připájet. K tomu pochopitelně musíme opět pozorně přečíst datasheet tranzistoru a při jeho pájení zajistit, aby nebyla překročena maximální teplota tranzistoru a doba, po kterou lze tranzistor na takovou teplotu ohřát. V profi praxi jsou na to přípravky, amatéři musí být schopni experimentovat a počítat s tím, že ne vždy se to musí povést, což znamená, že takovou operaci nemusí všechny tranzistory přežít. Ale jde to, nebojte se. Další videozáznamy ukazují několik způsobů, jak na to. V každém případě počítejte s tím, že tranzistor by měl být připájen na měděnou podložku celou plochou a tlouštka pájky by měla být co nejtenší (má mnohem větší tepelný odpor, než měď!) Proto i v tomto případě musí být povrch měděné podložky zcela rovný a hladký!. Při pájení použijte pájku s nižším bodem tání, obvykle vyhovuje teplota tání okolo 185°C, někdy používaná v SMD konstrukcích. Koupíte ji ve specializovaných obchodech s elektronikou, nebo třeba přímo u výrobce. A potom už jen zbývá doporučit si prohlédnout a poslechnout komentáře uvedených videoznáznamů a popřát hodně štěstí!
73 de OK1VPZ