Um transistor de potência é um aparelho eletrônico de estado sólido. Suponha que a energia entrando no transistor a uma taxa de
, por transmissão elétrica, aumenta a energia interna do aparelho. A área superficial do transistor é tão pequena que costuma esquentar. Para evitar isto, o transistor é conectado a uma bacia metálica, cuja temperatura permanece constante a
em condições normais. O transistor está isolado eletricamente da bacia por uma folha retangular de mica que mede
e tem
de espessura. A condutividade térmica da mica é
. Qual é a temperatura de operação do transistor?
Passo 1
O enunciado trata de um regime estacionário de condução de calor através de uma chapa de mica, com a energia dissipada no transistor (
) sendo conduzida até a bacia metálica mantida a
. O conteúdo é a lei de Fourier para condução unidimensional, que em regime estacionário dá
onde
é a temperatura do transistor,
,
é a condutividade térmica,
a área da mica e
sua espessura.
Passo 2
Convertendo dimensões para o SI e calculando
e
:
Passo 3
Da lei de Fourier isolamos
:
Passo 4
Substituindo valores:
Portanto
Resposta
A temperatura de operação do transistor é aproximadamente
.