¿Qué es la resistencia térmica?

Todos sabemos que tan pronto enchufamos cualquier aparato eléctrico rápidamente empezamos a notar cómo desprenden calor. Esto también les sucede a los componentes electrónicos. De hecho es fácil percibir que cuanto más potencia consumen, más se calienta el componente. Esto nos hace suponer que existe cierta proporcionalidad entre ambas magnitudes. 

A más potencia consumida por el componente (P), mayor temperatura medible (T). O lo que es lo mismo:

Pues bien, vamos a asignarle a esa constante de proporcionalidad la letra griega θ (Theta). 

Si en lugar de un solo material homogéneo, pusiéramos dos diferentes  (llamémosles R2 y R3), uno encima de otro, entre las dos zonas que queremos medir (llamémosles R1 y R3). No es descabellado pensar que cada material permitirá pasar el calor de forma diferente.

Y si quisiéramos representarlo de forma más intuitiva, podríamos incluso visualizar esta dificultad que tiene la temperatura en propagarse por los diferentes materiales como si fuera de algún tipo de oposición a la corriente térmica se tratara.

Si seguimos pensando en ello y en la fórmula anterior, y buscamos más analogías, veremos que si en lugar de diferencia de temperatura, tuviéramos diferencia de tensión, y en lugar de corriente térmica, pensáramos en corriente eléctrica, veríamos que la fórmula para nuestra constante de proporcionalidad θ (Theta), se parece mucha o otra que ya conocemos:

por lo que podríamos decir que nuestra constante de proporcionalidad θ (Theta), es básicamente un tipo de resistencia, o lo que es lo mismo la famosa Ley de Ohm.

Si en el caso de la ley de Ohm, se trataba de una resistencia eléctrica, por oponerse a la corriente eléctrica, en nuestro caso θ (Theta) sería una resistencia térmica, por oponerse al flujo del calor, con unidades de grados/vatios (°C/W).

De este modo, si por ejemplo nuestro componente disipara calor a un encapsulado, y el encapsulado disipara calor al aire que lo rodea, lo que tendríamos sería el equivalente a un par de resistencias en serie

Y sabiendo como ya sabemos que en un circuito en serie la resistencia total equivalente es la suma de las resistencias en serie, tendremos una forma de, conocidas las resistencias individuales,  y la temperatura ambiente, una formula para evaluar la temperatura de nuestro componente, y de este modo evitar que se destruya por exceso de calor.

A mayor θ (Theta), mayor será el calor que se genere en nuestro componente, y por lo tanto más cerca se podrá hallar del punto de rotura. Normalmente este punto se suele definir en la hoja de datos del componente (datasheet) bien gracias  un parámetro llamado Temperatura de unión máxima (Tjmax), que es la temperatura más alta a la que puede estar la unión semiconductora sin que se funda. Debemos asegurarnos que la temperatura de unión siempre debe ser menor que Tjmax. De lo contrario, será necesario disminuir la resistencia térmica neta agregando un disipador.

En entradas posteriores explicaremos en más detalle como poder calcular la Temperatura de unión (Tj) de nuestro semiconductor.