Transistores de potência que são comumente usados em dispositivos eletrônicos consomem grandes quantidades de energia elétrica. A taxa de falha de componentes eletrônicos aumenta quase exponencialmente com a temperatura de funcionamento. Como regra, a taxa de falha de componentes eletrônicos é reduzida pela metade a cada 10^circ C de redução na temperatura de funcionamento. Por isso, a temperatura de funcionamento dos componentes eletrônicos é mantida abaixo do nível seguro para minimizar o risco de falha. Os circuitos eletrônicos sensíveis de um transistor de potência são protegidos por um invólucro, uma cápsula rígida de metal. As características de transferência de calor do transistor de potência são normalmente especificadas pelo fabricante em relação à resistência térmica do invólucro para o ambiente, que representa tanto a transferência de calor por convecção, quanto por radiação. A resistência térmica do invólucro para o ambiente do transistor de potência que tem potência máxima de 10 W é de 20^circ C / W. Considerando que a temperatura do invólucro do transistor não deve ser superior a 85^circ C, determine a potência em que o transistor pode funcionar com segurança em um ambiente a 25^circ C.
Resp. q=3W

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está nos dizendo. Estamos falando sobre transistores de potência usados em dispositivos eletrônicos que precisam manter a temperatura abaixo de um certo nível para evitar falhas. A temperatura do invólucro do transistor não deve exceder 85^circ C, e a resistência térmica desse invólucro para o ambiente é de 20^circ C/W. Queremos descobrir qual é a potência máxima que o transistor pode dissipar com segurança em um ambiente de 25^circ C.

Passo 2

Vamos calcular a diferença máxima de temperatura que o transistor pode ter em relação ao ambiente sem exceder o limite seguro. Isso significa que a temperatura do invólucro ( Tinvólucroó) deve ser, no máximo, 85^circ C e a temperatura ambiente ( Tambiente) é 25^circ C. A diferença de temperatura ( De) é:
Deó

Passo 3

Sabemos que a resistência térmica ( R) relaciona a diferença de temperatura com a potência dissipada ( P) pela fórmula:
De
Queremos encontrar a potência segura ( P), então rearranjamos a equação:
P = De

Resposta

A potência segura em que o transistor pode funcionar é de 3 W.

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