warmteweerstand

Warmteweerstand is een eigenschap van materialen en systemen die de weerstand tegen de stroming van warmte aangeeft. Het geeft aan hoeveel temperatuurverschil nodig is om een bepaalde hoeveelheid warmte per seconde door een constructie te laten stromen. Formeel wordt warmteweerstand uitgedrukt als R_th = ΔT / Q, met de eenheden Kelvin per watt (K/W) of graden Celsius per watt (°C/W). Een hogere warmteweerstand betekent dat minder warmte wordt afgevoerd bij een gegeven warmtebelasting.

In elektronische systemen is warmteweerstand een cruciale factor voor de betrouwbaarheid en prestaties. Vaak wordt gesproken over verschillende schakels in de warmteweg, zoals junctie-naar-behuizing (R_thJC), behuizing-naar-koellichaam (R_thCS) en koellichaam-naar-omgeving (R_thSA). De totale warmteweerstand van een component bepaalt de junctietemperatuur: Tj = Ta + Q × R_th,total. Bij meerdere lagen kan R_th,total door optelling worden berekend; tussen oppervlakken kunnen extra contactweerstanden aanwezig zijn.

Berekening en meting: Voor een homogene laag met dikte L, warmtegeleiding k en oppervlak A geldt R_th = L / (k A). Bij samengestelde systemen met meerdere lagen en interfaces wordt de weerstand opgeteld. In de praktijk worden vaak fabrikantgegevens en meetmethoden gebruikt om R_th te bepalen, bijvoorbeeld via steady-state of transient tests.

Toepassingen en ontwerp: Het doel is meestal een lage warmteweerstand om oververhitting te voorkomen, prestaties te waarborgen en de levensduur te verlengen. Technieken omvatten het gebruik van warmtegeleiders zoals koper en aluminium, koellichamen, ventilatie, thermische interface-materialen en een gunstige PCB-layout met voldoende koperen oppervlakte. Een hoge warmteweerstand kan leiden tot hogere temperaturen, prestatieverlies en vroege veroudering.

Zie ook: thermische geleidbaarheid, thermische interface-materiaal, thermische weerstand-netwerken, convectie, koellichaam.