Mysteriöse Ausfälle des Heizungsgebläses

[treckertom]

Danke für die Bilder des Originaltransistor BUZ111S.
Datenblatt: 
  BUZ111S.PDF (Größe: 115,9 KB / Downloads: 4)

Wesentliche Daten: 
BUZ111S

• Gehäuse-Bauform:  TO-220 (Ersatz muss gleich sein)
  
• Anschlussfolge: G-D-S  (Ersatz muss gleich sein)
  
• Drain source Spannung: 55 V (Ersatz sollte gleich oder mehr haben)
  
• Drain-Source "Ein"-Widerstand: 0.008 Ω (Ersatz sollte weniger oder gleich haben)
  
• Dauerhafte Drain-Stromstärke: 80 A  (Ersatz sollte gleich oder mehr haben)
  
• maximal mögliche Verlustleistung @25 °C Gehäusetemperatur:  300 W  ( Ersatz sollte gleich oder mehr haben, egal wie hoch: sinkt immer linear auf 0W bei 175°C)
  
• Wärmewiderstand zwischen Kristall und Montageflansch: 0.5 K/W  (Ersatz sollte weniger oder gleich haben)
  

 
IRF3205

• Gehäuse-Bauform:  TO-220  (passt)
  
• Anschlussfolge: G-D-S (passt)
  
• Drain source Spannung: 55 V (passt)Drain-Source "Ein"-Widerstand: 0.008 Ω (gleich)
  
• Dauerhafte Drain-Stromstärke: 75 A  (etwas zu wenig)
  
• maximal mögliche Verlustleistung @25 °C Gehäusetemperatur:  200 W  (viel zu wenig)
  
• Wärmewiderstand zwischen Kristall und Montageflansch: 0.75 K/W  (zu viel)
  

IRF1405

• Gehäuse-Bauform:  TO-220  (passt)
  
• Anschlussfolge: G-D-S (passt)
  
• Drain source Spannung: 55 V (passt)
  
• Drain-Source "Ein"-Widerstand: 0.0053 Ω (weniger, passt)
  
• Dauerhafte Drain-Stromstärke: 75 A  (etwas zu wenig)
  
• Verlustleistung @25 °C Gehäusetemperatur:  330 W  (mehr, würde besser mit größeren Kühlkörper passen)
  
• Wärmewiderstand zwischen Kristall und Montageflansch: 0.45 K/W  (weniger, besser)
  

IRF1404 

• Gehäuse-Bauform:  TO-220  (passt)
  
• Anschlussfolge: G-D-S (passt)
  
• Drain-Source Volt (Vds): 55V
  
• Drain-Source "Ein"-Widerstand: 0.004 Ω (noch weniger, passt)
  
• Drain Current (Id): 75A  (etwas zu wenig)
  
• Power Dissipation (Ptot): 330W
  
• Wärmewiderstand zwischen Kristall und Montageflansch: 0.45 K/W  (weniger, besser)
  

Fazit:  IRF3205 nicht geeignet, IRF1405 geeignet, IRF1404 besser geeignet. Gibt es auch bei iBäh.

Merkwürdig, das bei Buğra der von den Daten schlechtere durchhält, der besser aber nicht. 
Ach so: es wurde nur der defekte, also einer getauscht. Das ist ungünstig. Denn die Daten können abweichen, dann arbeitet nur der eine, der ander tut nix mehr.
Und der eine "schuftende" Transistor wird dann immer überlastet... Auch der allerbeste.

Mangel lässt sich auch ohne weitere, zu beschaffende "Widerstände" eingrenzen: 
Lüfter darf mit angeschlossenen Widerstand im dessen Stromkreis (die beiden grossen Kontakte) und getrennten Steuerleitungsstecker (die drei kleinen) nicht laufen. 

Wenn ich das nach Bild richtig sehe, werden die Transistoren mechanisch lediglich durch die Kunststoffbrücke auf den Kühlkörper aufgedrückt. 
Dann kann der immer nötige Anpressdruck mit der Zeit unzureichend sein oder werden. 

Bei Austausch wichtiger ist beidseitig plane Oberfläche zueinander und möglichst dünn(!) aufgetragen Wärmeleitpaste. 
Viel hilft nicht viel, hier ist weniger immer mehr.
Denn gerade die Wärmeleitfähigkeit von Wärmeleitpaste ist deutlich schlechter als jede metallische Verbindung. 

Wenn Halbleiter durchlegieren und zum Leiter werden, dann ist das Überhitzungs-, damit Wärmebedingt. Dann war mehr Wärme abzuführen als das möglich ist. Dabei ist nicht die Gehäusetemperatur ausschlaggebend sondern wie gut die Wärme vom eigentlichen Halbleiterkristall weg- bzw abgeleitet wird.
Zudem gibt es Bauteilintern auch einen zu überwindenden Wärmewiderstand, ein Wert im Datenblatt in K/W oder ⁰C/W. Der sagt aus, um wie viel Grad je Watt der Kristall wärmer als das Gehäuse wird. 
Das heißt: der Kristall ist immer wärmer als das Gehäuse. Beim einen Typ mehr, beim anderen weniger. Andererseits: je besser der Wert, desto weniger Spannungsfest. Istxalso ein Kompromiss. Das zu verbessern ist eines der vielen Ziele jeder Bauteileentwicklung.
Gut zu wissen: durchlegieren/Kristallschmelze findet bei siliziumbasierten Halbleitern bereits sicher ab 175⁰C Kristalltemperatur statt.  Die können mit ungleichen Transistoren (einer arbeitet viel eher als der andere), Schwergänigen Lüfter und mittlerer Drehzahl schnell erreicht werden.
Also bei dieser Ausführung wichtig: 

• immer beide Transistoren mit identischen Typen tauschen, 
  
• beide Oberflächen plan feilen bzw. abziehen, mit dünn aufgetragener Wärmeleitpaste 
  
• mechanisch mit (nachgerüsteter) Schraube fester gegen Kühlkörper anziehen und 
  
• sicherstellen, das der Kühlkörper optimal im Luftstrom liegt. 
  

Interessant wäre einmal die Mitteilung, welche Motorspannung sich bei den verschiedenen Lüfterstufen einstellt und welche Stromstärke dabei fliesst (DC-geeignetes Zangenamperemeter). Ideal: welche Kühlkörpertemperatur dann auftritt.

Dann könnte viel besser passendes gesucht werden.
-- 
Tom