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電子元件散熱性能

作者:荀彧 時間:2022-08-24 來源:互聯網

散熱性能是指體系的熱量向外界擴散的性能,是一種表征體系散熱優劣的指標。

電子元件散熱

在工業技術水平的發展下,人們對于電子元件的散熱性能也提出了更為嚴格的要求,電子元件散熱方式多種多樣,需要綜合考慮各類因素進行選取。通常電子元件的散熱是通過周圍的環境或散熱器來實現的。可以通過下面的方法對電子元件的散熱性能進行優化。

1. 自然散熱的方法

如果從熱回路的角度來分析電子元件的散熱的情況,功耗等同于溫差除以電熱阻,熱阻越大,電子元件的散熱能力就越差,那么減少內熱阻就成為電子元件散熱設計的重要工作。 自然散熱或冷卻的方法不需要借助任何外部的輔助能量,讓電子元件本身實現降溫散熱。 一般來講,我們采用自然散熱的方法時,電子元件內部的局部發熱器件會通過向周圍環境的散熱來達到控制溫度的目的。 其傳熱方式主要有導熱、對流和輻射。這種方式主要適用于電子元件運行所需功率較小,不需要裝配散熱器的情況,對溫度的控制要求不高,器件的熱流密度不宜太大。

2. 強制散熱的方法

電子元件的強制散熱要借助風扇、散熱器等設備,操作簡便有效。 強制散熱的方法可以迫使電子元件周圍的空氣流動,讓氣流把電子元件所散發的熱量帶走。 這種方法的電子元件特別適宜應用在空氣流動或者有空間可以容納局部散熱器的情況, 為了達到強制散熱或冷卻降溫的目的,我們可以增大散熱器表面的散熱面積,也經常采用肋片式散熱器作為局部散熱器來減少熱阻,提高散熱功效。 有時也會面對大功率電子元件的散熱難題,對于這一問題,可以在散熱器的型材中加入擾流片,引人紊流來,以此來提高換熱和散熱的效果。

3. 液體冷卻的方法

針對于芯片和芯片組的散熱,我們經常使用液體冷卻的方法。 采用間接液體冷卻的方法時,液態冷卻劑不會與電子元件的表面進行直接接觸,電子元件所產生的熱量經過液體冷板或液體冷板的相應輔助設備從電子元件傳遞給液態冷卻劑。 此外,也可以采用直接液態冷卻的方法,讓冷卻劑直接與電子元件進行接觸,熱量直接被冷卻劑帶走,即可達到降溫散熱的目的。 對于熱耗體積和密度都很高或者高溫環境下的電子元件,散熱方法一般都選擇這種直接的液體冷卻法。在技術水平的發展,低冷浸入法和振動遇到霧化冷卻法誕生,這兩種方法的散熱性能更加理想。

4. 熱隔離的散熱方法

絕熱技術也可以應用于電子元件的散熱和冷卻中。 這一技術借助于低導熱系數的絕熱材料來實現非真空絕熱,這種方法是基于熱傳遞理論產生,其絕熱效果會受到絕熱材料厚度與材料導熱系數的影響。 根據熱傳導原理可知,溫度越高,絕熱材料的導熱系數越強,絕熱材料內部多孔介質的輻射傳熱能力就會增大,所以設備的長時間運行會導致隔熱效果降低,為此,需要控制好設備的運行時間。

5. 相變蓄熱的方法

為了提升電子元件的散熱效果,在常壓下可以利用相變材料的相變潛熱來吸收電子器件運行過程中產生的熱量,從而達到對電子元件的保護目的。 一般工業中多采取在熱儲單元充滿烷類相變材料的方法,利用物理上固液相變潛熱的方法來吸收芯片所散發的熱量并使之保持低溫的狀態,持續時間較長,效果也非常理想。

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