Диод Д242 - предельный ток кристалла.

Rob:...никакое охлаждение не поможет-разница температур на поверхности и на переходе от нас никак не зависит, а только от теплопроводности кристалла...

Правильно.

Теплопроводность кремния 1.2 Вт/см•К, площадь кристалла 0,4*0,4=0,16см2, толщина кристалла диода 0,05см.
Толщину я взял примерно. Реально она кажется больше.

Тепловое сопротивление кристалла вычисляем по формуле:
R = Толщина / ( Теплопроводность х Площадь ) = 0,05см / ( 1.2 Вт/см•К х 0,16см2 ) = 0,26 С/Вт.

При максимальной температуре кристалла 125С, комнатной 25С и идеальном радиаторе получим максимальную рассеиваемую мощность (125С-25С)/0,26С/Вт=384Вт.

Ну и отсюда получаем предельный ток 384Вт/2В=192А.

Это только для кристалла диода. А так как он припаян к радиатору, нужно учесть ещё тепловое сопротивление припоя.
При толщине слоя припоя 0,2мм его тепловое сопротивление равно 0,25С/Вт.
Значит, общее тепловое сопротивление кристалл-радиатор будет 0,26С/Вт+0,25С/Вт=0,51С/Вт и рассеиваемая мощность такой связки уменьшится до (125С-25С)/0,51С/Вт=196Вт.
В этом случае максимальный ток получаем не более 196Вт/1,5В=130А, что не плохо согласуется с Вашими экспериментальными данными. Погрешность может быть вызвана примерно взятой толщиной кристалла и припоя.

Если принять реальные параметры охлаждения - стандартный радиатор площадью 600см2 с тепловым сопротивлением не менее 2С/Вт и температуру среды 50 градусов, то получим допустимую рассеиваемую мощность для одного кристалла диода (125С-50С)/2,51С/Вт=30Вт, что согласно Вашим же данным соответствует току 30А.

А это значение, практически, соответствует справочному.

Выводы...

Указываемые в справочниках максимальные токи п/п "привязаны" к применяемым корпусам и учитывают среднестатистические условия работы. Потому что именно корпус является самым слабым звеном при охлаждении кристалла п/п. Сам же кристалл в состоянии пропускать много бОльшие токи и рассеивать много бОльшие мощности.

В данном примере получается, что максимальные характеристики именно кристалла диода Д242 ограничены током, примерно, 190А и мощностью 380Вт.
Корпус диода ограничивает эти характеристики значениями 30А и 30Вт.

Используя другой конструктив корпуса вполне возможно эксплуатировать этот диод при бОльших токах и мощностях. Ограничивающими ток факторами, в этом случае, будут толщина припоя при пайке кристалла, площадь радиатора и температура окружающей среды.
Имея эти данные, думаю, можно с достаточной точность рассчитать максимальное значение тока в новом конструктиве корпуса.

DWD, думаю теперь представляю с чем имею дело. Только одна непонятка осталась - в первом диоде не было компенсатора, а вот те,что разобрал сейчас...картина такая ,до 76г. кристалл круглый,компенсатор в наличии,тоже круг,размером чуть больше кристалла, а вот после 80г. кристалл квадрат, компенсатора нет вообще ни в каком виде. Что это, лучше технология самого кристалла (старые чуть толще,не сильно,но заметно,не от того ли старым нужно,новым/тонким нет? ), брак,разные заводы выпускали,или выяснилось,что для этого конкретного кристалла при рабочих режимах он не так уж и нужен ...? Статистика пока небольшая, но пока укладывается в такую систему.

Rob: после 80г. кристалл квадрат, компенсатора нет вообще ни в каком виде.

Понятно, реалии всеобщего пофигизма к результату.
Ладно, послезавтра предстоят массовые испытания, два квадрата и три кругляша. Надо бы еще попробовать как оно все поведет себя с компенсаторами,и те,и эти, но подложек медных всего пять. Попробую вывести нечто общее для каждого кристалла.

если память не изменяет на компенсатор шел спец сплав-ковар (имеющий равный с кристалом КЛР)

Rob: Понятно, реалии всеобщего пофигизма к результату.

Я тоже так думаю...

Rob:...картина такая ,до 76г. кристалл круглый,компенсатор в наличии,тоже круг,размером чуть больше кристалла, а вот после 80г. кристалл квадрат, компенсатора нет...

Наверно зависит от производителя.
Только что разобрал один диод Д242А с датой выпуска апрель 1988г. - кристалл круглый (6х0.3мм), компенсатор есть (6.5х0.5мм).

Из-за меньшей толщины кристалла получается, что ток, ограниченный самим кристаллом, просто бешеный...

Повторный расчёт для круглого кристалла ( в предыдущем была ошибка в формуле):

Площадь кристалла при диаметре 6мм равна 28мм2.
Тепловое сопротивление кристалла:
R = Толщина / ( Теплопроводность х Площадь ) = 300мк / ( 84...126 Вт/см•К х 28мм2 ) = 0,085...0,128С/Вт.
При максимальной температуре кристалла 125С, комнатной 25С и идеальном теплоотводе получим максимальную рассеиваемую мощность кристалла (125С-25С)/0,085...0,128С/Вт=780...1176Вт.
Отсюда получаем предельный ток 780...1176Вт/2В=390...588А.
Круто...

Припаиваем кристалл на радиатор...
При толщине слоя припоя 0,1мм его тепловое сопротивление равно 0,071С/Вт.
Значит, общее тепловое сопротивление кристалл-радиатор будет 0,085...0,128С/Вт+0,071С/Вт=0,156...0,199С/Вт и рассеиваемая мощность такой связки уменьшится до (125С-25С)/0,156...0,199С/Вт=502...640Вт.
В этом случае максимальный ток получаем не более 502...640Вт/2В=250...320А.

Это при условии идеального радиатора.
С реальным, скажем, с площадью поверхности 1000см2, который имеет тепловое сопротивление радиатор-воздух 0,5С/Вт общее тепловое сопротивление кристалл-воздух получится:
0,085...0,128С/Вт+0,071С/Вт+0,5С/Вт=0,656...0,699С/Вт.

Рассеиваемая мощность:
(125С-25С)/0,656...0,699С/Вт=143...152Вт.

Ну и предельный ток:
143...152Вт/1,4В=102...108А.

Rob, думаю, результат не плохо согласуется с Вашими данными, сведенными в таблицу (в конце предыдущей страницы).
Правда, предельное значение тока, при котором зависимость его от падения напряжения линейна, в Вашем случае получилась меньше (порядка 70А), но это потому, что в Вашем случае есть ещё два промежуточных слоя - медная пластина и термопаста.

Вообще-то прикольно получается...
Нужно будет на досуге прилепить этот кристалл к какому нибудь радиатору и проверить его возможности, а то слишком уж красиво выходит - распаять 4 кристалла на сравнительно небольшой радиатор и можно ставить в выпрямитель сварочного аппарата...
Не верится...

DWD, насчет производителя и формы кристалла вы похоже правы, попался и не укладывающийся в общую статистику. В остальном 'буду поглядеть' ,пока нет возможности заняться испытаниями- подкинули работы 'на выезд'. Тем не менее планов по выяснению что оно такое не оставил, примерно через неделю дорвусь таки до игрушек. Только одно небольшое 'но' - между медяхой и плитой не было пасты, но площадь контакта плиты и меди примерно 100см^2,сам кристалл припаян на куске медной шины от...чего то, примерно 8Х12 см.
Что ж до сварки...почему бы и нет ? Ежели на кд 202 мост тянет графитовый стержень 1.5-2 мм и весьма удобно варит этим стержнем металл 0.5-1.5 мм ...и это при том,что кристаллик ведь там куда как меньше,да еще в корпусе, корпус на радиатор без пасты и притирки, вобщем далеко от идеала. Тут же создаются ну прямо райские условия для более мощного кристалла, вполне возможно и приспособить для такой цели. Конечно - сначала статистики. Мало ли что я пару кристаллов сжег на нереальных токах,вдруг исключение? У меня их тут действительно много, так что на испытания предполагаю десятка два пожертвовать. Тоже кучка получается не то чтоб маленькая, но за то более или менее достоверная статистика будет.

вы господа кулибины походу революцию в ПП хотите сделать?
НЕ ВЫЙДЕТ ТАМ СТОКА УСЛОВИЙ а вы считаете тока тепло!
если все было так просто интел и амд уже давнобы делали сварочники мосты размером с КУ202.... но не выходит никак
структура деградирует прямо на глазах-чем мелче тем быстрее...увы и ах!
испытания типа ваших припаял кистал на серебряный кирпич и дал 200а на 1сек не вс счет
попробуйте тоже сделать на 5000часов ресурса хотябы(но и это мало) -выход годных будет 10в минус 3 степени

Почему ж революцию? Вполне все в пределах реального. Другой вопрос что подобные вещи промышленно не выпускаются. Вы видели ,для примера , проц с ИНТЕГРИРОВАНЫМ радиатором? Или радиатор с интегрированым процом, не вполне понятно что с чем. И я не видел.
Нету таких,то есть вообще нету,не технологично для массового выпуска, гораздо проще затолкать тот кристалл в маленький корпус и отдельно наштамповать 'серебряных кирпичей' -пускай потребитель разбирается сколько от того кирпича отпилить потребно,по ситуации. И потом, подобные изделия можно считать штучными, своего рода концепт, а концепт практически всегда кроет серийные изделия.
Что ж до условий, то да,не все можно замерить/проверить на коленке,те же механические напряжения в материале проблематично,но и по косвенным признакам тоже можно некоторые выводы сделать, лично для себя ,на конвеер подобные самоделки не попадут однозначно. Да...возвращаясь к условиям,как там насчет нормального монтажа,в условиях есть нормы толщины слоя припоя под кристаллом и перекоса за счет него? То,что я вижу внутри после вскрытия никакой критики не выдерживает на этот счет, впечатление такое, что половину тех кристаллов просто бросили в лужу припоя (из нескольких можно было ВЫЛИВАТЬ явно лишнее) частично в нем утопив, и ничего, явно не одну тысячу часов отпахал агрегат.