Calculadora de temperatura de unión en disipador térmico🌎 Actualizado mayo de 2026

Son los tres eslabones de la cadena térmica en serie. θJC (unión–carcasa) es una propiedad fija del semiconductor, publicada en el datasheet. θCS (carcasa–disipador) depende de la interfaz: sin pasta puede llegar a 3 °C/W, con pasta de calidad baja a 0,1–0,3 °C/W. θSA (disipador–ambiente) depende del tamaño y flujo de aire del disipador. La suma de los tres es la resistencia térmica total que multiplica la potencia para dar el sobrecalentamiento sobre la temperatura ambiente.

La mayoría de los semiconductores de silicio tienen Tj_máx entre 125 °C y 175 °C según el proceso de fabricación. Los transistores bipolares (BJT) y diodos estándar suelen ser 150 °C; los MOSFETs de potencia modernos llegan a 175 °C. Los circuitos integrados de señal pequeña tienen límites menores, de 125 °C. Los dispositivos de carburo de silicio (SiC) pueden superar 200 °C. Este dato siempre debe verificarse en el datasheet del fabricante.

Operar cerca del límite absoluto implica que cualquier variación de temperatura ambiente, degradación de la pasta térmica con el tiempo o fluctuación de carga puede superarlo. El estándar de la industria electrónica (MIL-HDBK-217, muy usado en diseño profesional) establece que por cada 10 °C de reducción en la temperatura de operación, la tasa de fallas se reduce aproximadamente a la mitad (Ley de Arrhenius). Diseñar para Tj ≤ 0,75 × Tj_máx extiende significativamente la vida útil del componente.

Despejás θSA de la fórmula: θSA = (Tj_objetivo − Ta) / P − θJC − θCS. Por ejemplo, si querés Tj ≤ 100 °C, Ta = 40 °C, P = 10 W, θJC = 1,0, θCS = 0,5: θSA = (100 − 40) / 10 − 1,0 − 0,5 = 6 − 1,5 = 4,5 °C/W. Buscás en catálogos un disipador con θSA ≤ 4,5 °C/W (convección natural). Un perfil de aluminio extruido de 100×80×30 mm típicamente cumple ese requisito.

El contacto metálico directo (carcasa TO-220 sobre aluminio) tiene muchas microrugosidades que atrapan aire, elevando θCS a 1,5–3,0 °C/W. A 10 W eso representa 15–30 °C extra en la unión. La pasta térmica rellena esas cavidades: una pasta genérica de silicona baja θCS a ~0,8 °C/W; una pasta de calidad (base óxido de zinc o aluminio, como la MX-4) la lleva a 0,1–0,3 °C/W. En componentes que disipan más de 3 W nunca debe omitirse.

Sí, la fórmula es válida, pero los encapsulados SMD disipan principalmente por la placa de circuito impreso (PCB), no por un disipador externo. En ese caso, θSA se reemplaza por θPA (pad–ambiente), que depende del área de cobre, número de capas, vías térmicas y el propio substrato FR4. Un SOT-223 sobre 1 cm² de cobre en FR4 tiene θPA ≈ 60–80 °C/W; con un plano de cobre optimizado y vías puede bajar a 20–30 °C/W. Los datasheets de TI, ON Semi o ST incluyen curvas de θJA versus área de cobre para facilitarlo.

A mayor altitud, la densidad del aire disminuye, lo que reduce la convección natural. A 2.000 m snm (como gran parte de la Ciudad de Buenos Aires no, pero sí Mendoza o Córdoba serrana), la eficiencia de convección cae aproximadamente un 10–15% respecto al nivel del mar, lo que equivale a multiplicar θSA efectivo por ~1,1–1,2. En equipos industriales que operan en zonas de altura, esto debe considerarse en el diseño térmico o compensarse con ventilación forzada.

Cuando la carcasa del componente está eléctricamente conectada a un nodo de tensión (por ejemplo, en un TO-220 el pin colector/drenador suele ser la pestaña metálica), y el disipador está conectado a chasis o masa, es obligatorio aislar para evitar cortocircuitos o riesgo eléctrico. El aislante de mica añade ~0,5–1,0 °C/W; las almohadillas de alúmina (BeO, pero tóxico) o nitruro de aluminio (AlN) son mejores opciones modernas con θCS de 0,2–0,4 °C/W. Si la pestaña es masa/tierra y el chasis también, se puede prescindir del aislante y mejorar la disipación.