Um chip de silício medindo 5 mm de lado e 1 mm de espessura está inserido num substrato cerâmico. Em regime permanente, o chip tem uma potência elétrica de entrada de
. A superfície superior do chip está exposta a um refrigerante cuja temperatura é de
. Se a taxa de transferência de calor entre o chip e o substrato for desprezível, e a única transferência de calor considerável é entre o ar e o chip, determine a temperatura da superfície superior do chip, em
, sabendo que para este caso, temos:
, onde
, sendo
a área em contato como refrigerante.
Passo 1
Beleza, aqui o que rola: temos um chip quadrado de silício com lado 5 mm e espessura 1 mm que dissipa 0,225 W em regime permanente. A única saída de calor é por convecção entre a face superior do chip e o ar refrigerante a 20 °C. A gente vai usar o conteúdo de transferência de calor por convecção, cuja fórmula básica é
onde
-
é a potência que sai do chip (0,225 W), -
é o coeficiente de convecção (150 W/m²·K), -
é a área exposta ao fluido, -
é a temperatura da superfície que queremos achar, -
é a temperatura do ar.
Passo 2
Antes de mais nada, converte as unidades e calcula a área da face superior:
- Lado
. - A área
.
Passo 3
Agora aplica a equação de convecção e isola
:
Substituindo os valores:
Resposta
A temperatura da superfície superior do chip é aproximadamente 80 °C.