Vikten är primärt intressant för den termiska tidskonstanten; en tung kylare tar längre att värma upp och lagrar mer
värme. Dock är arean på flänsarna det som avgör hur mycket värme som leds bort och strålas ut i stationärtillståndet.
Det är länge sedan jag gjorde sådana här beräkningar, men gången är i huvudsak denna:
1. Bestäm vilken temperaturhöjning som kan tolereras i hela omgivningstemperaturområdet. Radioamatörer
klarar sig med området 0 - 30 C, medan man brukar säga att -20 till +55 grader gäller för industriella tillämpningar.
Man helst bör undvika att temperaturen på höljet hos halvledare mycket överskrider 75 C, så en temperaturhöjning av 40-50 grader kan tolereras
2. Sedan beräknas vilken termisk resistans i stationärtillståndet denna temperaturhöjning motsvarar, säg att 100 W kontinuerlig förlusteffekt
ska hanteras, och att vi tolererar en temperaturhöjning av kylaren på 50 C. Då får inte den termiska resistansen överskrida 100/50 = 2 K/W.
3. Därefter söker man upp data över kylflänsar. Där finns den termiska resistansen angiven för olika omgivningstemperaturer och orienteringar på kylflänsarna. En kylare med en termisk resistans som underskrider 2 K/W vid 30 graders omgivning blir nödvändig,
Detta gäller för stationärtillståndet, när lika mycket värme försvinner som tillförs. Under uppvärmningsförloppet
så är den termiska massan det som avgör; 1,1 kg aluminium har en värmekapacitet av 1000 J/K, så för att värma upp kylaren
50 grader går det åt 50000 J. Säg att man har en förlusteffekt av 100 W i den monterade delen, då tar det 500 sekunder eller nära 10 minuter att värma den till 80 C från rumstemperatur.
Man är tvungen att ta med aspekten att värmen måste hinna lämna det ställe som den alstras i, gör man inte det så kommer t.ex.
effekthalvledare att kunna förstöras även när de sitter på en oändligt stor kylare. De som konstruerar effektkretsar som utsätts för pulsbelastningar bekymrar sig en hel del om sådant, och till vår vägledning publicerar transistortillverkarna gränsvärden för hur stora laster en transistor får utsättas för i form av pulser.
Man ser i den övre grafen att en transistor som tål en viss kontinuerlig effekt kan utsättas för ungefär 5 gånger mer när lasten består av korta pulser av 1 ms längd. Detta är begränsningen genom värmeutveckling, men sedan finns en annan begränsning som har med strömtätheten i PN-övergången att göra, "sekundärt genombrott". I den undre grafen begränsas maximal ström och spänning vid 1 ms långa pulser till 10 A och 70 V oavsett hur bra kylningen skulle vara. Jämför man värdena för kontinuerlig last med de för pulsformad last så finner man att transistorn klarar 16 W medeleffekt vid sin högsta tillåtna arbetsspänning, men bara 1,6 W medeleffekt vid 1 ms pulslängd.
Sådant här är mycket svårt att beräkna "för hand", och kan bara göras för ett begränsat antal enkla geometrier. Numera finns det simuleringsprogram och "lathundar" för termisk dimensionering.