Transistore danneggiato

[simo85]

Ciao a tutti, ho il seguente circuito

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

dove il 2N3055 è un TO3 montato sopra un dissipatore ed il diodo 1N4148 è posizionato sopra la capsula del transistore così

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

A seconda della regolazione del potenziometro circola più o meno corrente nel TIP41 e di conseguenza nel 2N3055.
Misurando la corrente nel punto segnalato come "Tester", ho misurato 5 e + A, quasi 6. La mia fonte di alimentazione è da 13.8 V e 20A.

Ora il circuito non funziona più .. Ho comprovato con il tester che fra la base ed il collettore del 2N3055 c'è continuità. Immagino che sia andato a farsi friggere.
Qui il dubbio..

Cosa può essere stato? È possibile che i capi del diodosi si siano toccati con la capsula ed abbiano mandato tutto a farsi friggere?

Il dissipatore di alluminio bianco ha queste dimensioni:
Larghezza = 16cm
Altezza = 3,3 cm
Profindità = 5,3 cm
Devo comunque dire che l'ho toccato mentre era in funzione ed era calduccio..
Qualcuno ha qualche suggerimento?

[DirtyDeeds]

Il circuito mi sembra un buon candidato suicida per fuga termica: il dissipatore è alettato? hai dati sulla sua resistenza termica?

[simo85]

Purtroppo non ho dati sulla resistenza termica del dissipatore.. Comunque si, è alettato..

[Candy]

Beh, ma abbi pazienza: quel circuito è una stufa impropria e, se non ultraventilato, il 3055 salta dopo pochi minuti. Per tanti tu ne metta, tanti ne salteranno.

13,8 V x 6 A = 83 W che deve dissipare tra case e dissipatore. Se la resistenza termica totale aria-giunzione fosse anche inferiore a 4, significa aumentare la temperatura di giunzione di 330 e più gradi...

[TardoFreak]

Il circuito pare proprio essere un riscaldatore e l' 1N4148 svolgere funzione di compensazione della temperatura, visto che e' posizionato sul transistor.

Edit: si puo' sapere cosa dovrebbe fare questo circuito o e' un segreto militare/industriale?

[simo85]

si puo' sapere cosa dovrebbe fare questo circuito o e' un segreto militare/industriale?

Il circuito ci è stato assegnato dal professore.. Per quello che ne so, al variare il potenziometro dovrei registrare una variazione di corrente che circola fra l'emittore ed il collettore del 2N3055.
Scopo particolare? Lo utilizzeremo in laboratorio questa settimana. Per il momento quello che so è quello riportato in grassetto. Quindi immagina in che situazioni mi mettono..

Un'altra domanda: purtroppo, non disponendo di un flessibile e di mezzi per lavorare il ferro, il dissipatore che ho recuperato molto gentilmente grazie ad un compagno di studi, anche se ha le alette non ha lo spazio intermedio per porre il transistore. Così mi sono arrangiato nella maniera seguente:

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Non sono sicuro che con questa sistemazione il dissipatore svolga correttamente il suo lavoro, anzi, credo proprio di no visto che la ventilazione delle alette dovrebbe essere verso la capsula..
Confermate quello che sto dicendo?
In tal caso domani stesso mi procuro un flessibile e creo lo spazio adeguato intermedio.

Tuttavia sono in possesso di un' altro dissipatore più piccolo con i fori appositi per il formato TO3, così:

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In alternativa posso mettere quello piccolo sopra la base di quello grande..
Voi cosa mi suggerite?
Ho capito che il circuito è una stufa suicida.. Però deve funzionare davanti agli occhi del professore, quindi nonstante le piccole difficoltà e dubbi mi sto arrangiando come meglio posso per imparare.
Vi ringrazio in anticipo.

[DirtyDeeds]

Come ti ha fatto osservare Candy, il 2N3055 può arrivare a dissipare una potenza molto elevata e il dissipatore probabilmente non è sufficiente. Ma anche fosse sufficiente a dissipare tale potenza, potrebbe non essere sufficiente a evitare una fuga termica: in un circuito come quello c'è una retroazione termica positiva. Aumentando la potenza dissipata, aumenta la temperatura dei transistori -> aumenta la corrente di collettore -> aumenta di la potenza dissipata. Il diodo montato sul 2N3055 potrebbe non essere sufficiente a evitare questo fenomeno. Perché non capiti, il guadagno d'anello della retroazione termica deve essere minore di 1 (la retroazione sarebbe comunque positiva, ma il sistema almeno sarebbe stabile): questo dovrebbe porre un ulteriore limite alla resistenza termica dei dispositivi, che potrebbe essere più stringente di quello precedente (anzi, potrebbe anche non essere soddisfacibile in nessun modo). Bisognerebbe fare qualche conto, ma le cose dovrebbero essere più o meno così.

[simo85]

Ciao DirtyDeeds , per la dissipazione di potenza del 2N3055 avevo già osservato il datasheet, però ti devo ringraziare per la spiegazione dell'anello di retroazione termica perché ora mi è più chiaro il concetto di stufa suicida .

Ho solo un po' le idee confuse sul come ridurre il guadagno di reatroazione anche perché per me il concetto è totalmente nuovo..

EDIT: riguardo alla sistemazione del dissipatore, le mie considerazioni sono corrette?

[Candy]

Il montaggio del transistor sul dissipatore, la forma e dimensioni di quest'ultimo, non sono una scienza esatta.

In primo luogo esistono delle tabelle di riferimento che indicano quella che è la resistenza termica tra dissipatore ed aria, inoltre, incide poi anche il montaggio finale del dissipatore: orientamento, possibilità di facile o difficile ricambio d'aria con l'ambiente esterno.

Il transistor deve essere in primo luogo montato con la maggiore superficie possibile di contatto tra il case ed il dissipatore e, per questo, esistono anche dei siliconi per conduzione termica che compensano inoltre le differenze tra le superfici non perfettamente piane, aumentando il più possibile le due superfici di contatto.

Non è tanto un problema del lato di montaggio; ma piuttosto la ricerca della soluzione migliore. Questa ricerca avviene in parte dall'esperienza ed in parte dalla verifica strumentale: monto, controllo ed eventualmente provo altre soluzioni, quindi ricontrollo. (Controllo in alcuni punti l'aumento di temperatura sul dissipatore, ad esempio).

Nel tuo caso il problema è a monte di tutto questo. Quel circuito, sperimentale ed a puro scopo didattico dovrebbe essere provato partendo da alcuni presupporti iniziali: bassa tensione di esercizio, partendo da 4 V o 5 V... Limitare la corrente di lavoro a pochi ampere: 2 A / 3 A ... Ecco che allora la potenza dissipata si riduce drasticamente a circa 8 W / 15 W. Ora, la ricerca di un buon dissipatore con bassa resistenza termica, diciamo: 1 °C/W, ti rassicura sul fatto che la giunzione non superi temperature dell'ordine di 50 °C. (Ho brutalmente stimato che la resistenza termica jh sia di circa 2 °C/W).

Fatto tutto questo puoi provare ad aumentare la tensione di alimentazione per vedere il comportamento. Ma: 14 V e 6 A sono troppi ed inutili.

[simo85]

Il montaggio del transistor sul dissipatore, la forma e dimensioni di quest'ultimo, non sono una scienza esatta.

Lo so..

Nel tuo caso il problema è a monte di tutto questo ...

Ma infatti la fonte che abbiamo in laboratorio è a tensione regolabile e limitazione di corrente. Magari qualcuno dirà: "e che cribbio dirlo prima?".
Appunto per il calcolo che hai riportato tu prima sui 83W che mi venne il dubbio. Sul datasheet la Pot Max è di 115.
Fu in quel momento que pensai: "e che razzo sarà stato??".
E qui da parte vostra si è tirato fuori il discorso dell'anello di temperatura retroalimentato, concetto che mi ha dato un perché alla mia domanda e che mi ha permesso, per l'ennesima volta qui, di imparare qualcosa di nuovo.

Il dissipatore deve essere appunto di circa 1.5 ºCW = [200º - 25º] / 115 (come i calcoli stimati da te si avvicinano). Le misure comunque si dovrebbero avvicinare. Le ho confrontate con altri dissiatori dello stesso tipo su cataloghi on line..

Ma: 14 V e 6 A sono troppi ed inutili.

La fonte che ho mi è stata procurata dallo stesso professore. Mi aveva avvisato che è come un rottwiler senza guinzaglio!

Direi che i miei perché fino ad ora si sono dati una risposta. Domani mattina sostituisco il 2n3055 ed in laboratorio effettuerò il test.
Direi che non mi resta altro che ringraziarvi, specialmente a candy e DirtyDeeds.
Grazie mille per i vostri insegnamenti.