KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2021

PYTANIE NR 36.
Złącze diody osiąga temperaturę 80 °C, gdy moc strat wynosi 100 mW. Temperatura otoczenia jest równa 20 °C. Całkowita rezystancja termiczna tej diody od złącza poprzez obudowę do otoczenia wynosi
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rezystancję termiczną liczy się ze wzoru Rθ=(Tzłącza−Totoczenia)/Pstrat. Różnica temperatur to 80−20=60 K, a 100 mW=0,1 W. Po podstawieniu otrzymujemy Rθ=60/0,1=600 K/W. Taka wartość opisuje, o ile wzrośnie temperatura złącza na każdy 1 W strat.

Pełne wyjaśnienie:

Całkowita rezystancja termiczna złącze–obudowa–otoczenie opisuje, jak skutecznie element oddaje ciepło do otoczenia. Definicja jest analogiczna do prawa Ohma, tylko dla zjawisk cieplnych:

Rθ = ΔT / P, gdzie ΔT to przyrost temperatury między złączem a otoczeniem, a P to moc strat zamieniana w ciepło.

W zadaniu podano temperaturę złącza 80 °C oraz temperaturę otoczenia 20 °C, więc:

ΔT = 80 − 20 = 60. Przyrost temperatury wyrażony w °C ma tę samą wartość liczbową co w kelwinach, więc można zapisać 60 K.

Moc strat 100 mW trzeba przeliczyć na waty:

100 mW = 0,1 W.

Podstawiamy do wzoru:

Rθ = 60 K / 0,1 W = 600 K/W.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne? Wartości typu 200 K/W oznaczałyby znacznie lepsze odprowadzanie ciepła: przy 0,1 W stratach przyrost temperatury wyniósłby tylko 20 K, co przeczy danym z treści. Z kolei 800 K/W i 1000 K/W oznaczają gorsze chłodzenie; wtedy przy 0,1 W przyrost temperatury byłby odpowiednio 80 K lub 100 K, a więc temperatura złącza byłaby 100 °C lub 120 °C, a nie 80 °C.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdź jednostki (mW→W) i pamiętaj, że w obliczeniach rezystancji termicznej używa się różnicy temperatur, nie temperatur bezwzględnych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To parametr opisujący, jak trudno ciepłu "przepłynąć" od złącza półprzewodnika do powietrza wokół. Wyraża się go w K/W i łączy moc strat z przyrostem temperatury: ΔT = P · Rθ. Im mniejsza wartość, tym lepsze chłodzenie.
Najpierw policz przyrost temperatury: ΔT = Tj − Ta. Następnie przelicz moc na waty i użyj definicji: Rθ = ΔT / P. Pamiętaj, że różnica 1°C ma taką samą wartość jak 1 K, więc do ΔT możesz użyć °C lub K.
Wzory na rezystancję termiczną operują na różnicy temperatur, a różnica 80°C−20°C jest równa 60 K. Nie trzeba przeliczać temperatur bezwzględnych, bo liczy się przyrost. Kelwin ułatwia podkreślenie, że chodzi o "skok" temperatury.
Tak. 1 W = 1000 mW, więc 100 mW = 100/1000 W = 0,1 W. To najczęstsze miejsce pomyłki na egzaminie, bo błędne przesunięcie przecinka od razu daje wynik 10× lub 100× za duży/mały.
Zrób kontrolę wsteczną: policz przewidywany przyrost temperatury ze wzoru ΔT = P · Rθ i dodaj do temperatury otoczenia. Jeśli wychodzi temperatura złącza zgodna z treścią, wynik jest spójny. To szybki test na błędy jednostek i odwrócenie wzoru.
Najczęściej: (1) brak przeliczenia mW na W, (2) podstawianie temperatur bez różnic, (3) odwrócenie wzoru na Rθ, (4) pomylenie parametrów z noty katalogowej (np. RθJC z RθJA). Pomaga zapisanie najpierw ΔT, potem P w W.
To znaczy, że uwzględnia całą drogę cieplną: złącze → obudowa → montaż (np. PCB) → powietrze. W praktyce taki parametr odpowiada temu, co dzieje się w realnej aplikacji bez rozdzielania na etapy. Nie wymaga dodatkowych danych o obudowie.
Gdy projektujesz układ, w którym dioda/LED ma większą moc strat (np. zasilacze, oświetlenie LED, prostowniki). Obliczenia Rθ pozwalają ocenić, czy przy danej temperaturze otoczenia złącze nie przekroczy bezpiecznego zakresu oraz czy potrzebny jest radiator lub większe pole miedzi.
Najczęściej spotkasz: RθJA (złącze–otoczenie) oraz RθJC (złącze–obudowa). Pierwszy dotyczy warunków montażu i chłodzenia w otoczeniu, drugi opisuje "wnętrze" elementu. Na zadaniach rachunkowych zwykle używa się relacji ΔT, P i Rθ.
Tak. Najpierw liczysz przyrost temperatury: ΔT = P · Rθ, a potem dodajesz do temperatury otoczenia: Tj = Ta + ΔT. To bardzo częsty wariant zadania. Uważaj, by moc zawsze była w watach, a Rθ w K/W.
info

Statystycznie 69% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Eksperci podkreślają: "Rezystancję termiczną liczy się ze wzoru Rθ=(Tzłącza−Totoczenia)/Pstrat."

Źródła:

  • Texas Instruments, "Semiconductor and IC Package Thermal Metrics", dokument techniczny (opis zależności Rθ i interpretacji parametrów termicznych), https://www.ti.com/lit/an/spra953c/spra953c.pdf - dostęp 2026-02-27
  • Analog Devices, "Introduction to Thermal Management", artykuł/noty aplikacyjne o zależności ΔT = P·Rθ i parametrach RθJA/RθJC, https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/introduction-to-thermal-management.html - dostęp 2026-02-27
  • Wikipedia (PL), "Rezystancja termiczna" (definicja i jednostki K/W), https://pl.wikipedia.org/wiki/Rezystancja_termiczna - dostęp 2026-02-27

Materiały:

  • Noty aplikacyjne producentów półprzewodników o rezystancjach termicznych i modelach RθJA/RθJC
  • Podstawy elektroniki: rozdziały o stratach mocy i chłodzeniu elementów
  • Karty katalogowe diod/LED z omówieniem parametrów termicznych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego