時(shí)間:2020-10-23 10:26:18來源:熱設(shè)計(jì)
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,半導(dǎo)體作為電子材料在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛,促進(jìn)了各領(lǐng)域的發(fā)展。我們應(yīng)該對半導(dǎo)體材料的性能有全面的了解,這樣才能夠更好地發(fā)揮半導(dǎo)體材料的作用。在制冷散熱系統(tǒng)中,散熱效果影響著半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的性能,為了更好的提高制冷效果,現(xiàn)在多采用制冷片運(yùn)用到便攜式制冷設(shè)備中。
1.半導(dǎo)體的概念
半導(dǎo)體是指在常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體主要運(yùn)用在收音機(jī)、電視機(jī)和測溫上。半導(dǎo)體是指一種導(dǎo)電性可控,范圍從絕緣體到導(dǎo)體之間的材料。從科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看,半導(dǎo)體影響著人們的日常工作生活,直到20世紀(jì)30年代這一材料才被學(xué)界所認(rèn)可。
2.半導(dǎo)體材料的性能
。1)元素半導(dǎo)體。元素半導(dǎo)體是指單一元素構(gòu)成的半導(dǎo)體,其中對硅、錫的研究比較早。它是由相同元素組成的具有半導(dǎo)體特性的固體材料,容易受到微量雜質(zhì)和外界條件的影響而發(fā)生變化。目前,只有硅、鍺性能好,運(yùn)用的比較廣,硒在電子照明和光電領(lǐng)域中應(yīng)用。硅在半導(dǎo)體工業(yè)中運(yùn)用的多,這主要受到二氧化硅的影響,能夠在器件制作上形成掩膜,能夠提高半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性,利于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)。
。2)無機(jī)合成物半導(dǎo)體。無機(jī)合成物主要是通過單一元素構(gòu)成半導(dǎo)體材料,當(dāng)然也有多種元素構(gòu)成的半導(dǎo)體材料,主要的半導(dǎo)體性質(zhì)有Ⅰ族與Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ族;Ⅱ族與Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ族;Ⅲ族與Ⅴ、Ⅵ族;Ⅳ族與Ⅳ、Ⅵ族;Ⅴ族與Ⅵ族;Ⅵ族與Ⅵ族的結(jié)合化合物,但受到元素的特性和制作方式的影響,不是所有的化合物都能夠符合半導(dǎo)體材料的要求。這一半導(dǎo)體主要運(yùn)用到高速器件中,InP制造的晶體管的速度比其他材料都高,主要運(yùn)用到光電集成電路、抗核輻射器件中。對于導(dǎo)電率高的材料,主要用于LED等方面。
。3)有機(jī)合成物半導(dǎo)體。有機(jī)化合物是指含分子中含有碳鍵的化合物,把有機(jī)化合物和碳鍵垂直,疊加的方式能夠形成導(dǎo)帶,通過化學(xué)的添加,能夠讓其進(jìn)入到能帶,這樣可以發(fā)生電導(dǎo)率,從而形成有機(jī)化合物半導(dǎo)體。這一半導(dǎo)體和以往的半導(dǎo)體相比,具有成本低、溶解性好、材料輕加工容易的特點(diǎn)。可以通過控制分子的方式來控制導(dǎo)電性能,應(yīng)用的范圍比較廣,主要用于有機(jī)薄膜、有機(jī)照明等方面。
(4)非晶態(tài)半導(dǎo)體。它又被叫做無定形半導(dǎo)體或玻璃半導(dǎo)體,屬于半導(dǎo)電性的一類材料。非晶半導(dǎo)體和其他非晶材料一樣,都是短程有序、長程無序結(jié)構(gòu)。它主要是通過改變原子相對位置,改變原有的周期性排列,形成非晶硅。晶態(tài)和非晶態(tài)主要區(qū)別于原子排列是否具有長程序。非晶態(tài)半導(dǎo)體的性能控制難,隨著技術(shù)的發(fā)明,非晶態(tài)半導(dǎo)體開始使用。這一制作工序簡單,主要用于工程類,在光吸收方面有很好的效果,主要運(yùn)用到太陽能電池和液晶顯示屏中。
3.半導(dǎo)體制冷散熱系統(tǒng)的種類
。1)空氣對流散熱?諝鈱α魃嶂饕峭ㄟ^散熱片作為零部件,大氣的溫度差和空氣對流把多余的熱量帶走,這樣可以達(dá)到降溫的效果。這一方式散熱主要受三個(gè)因素影響:一是散熱片的熱傳導(dǎo)性能,通過熱傳導(dǎo)效應(yīng)最大限度的把發(fā)出熱量的零件及時(shí)與傳導(dǎo)出來的空氣接觸。二是空氣流動(dòng)的速度,當(dāng)速度變快時(shí)就會(huì)提高散熱的速度,所以在對流散熱系統(tǒng)中都會(huì)多加一個(gè)風(fēng)扇,這樣可以提高空氣流動(dòng)的速度,加快空氣帶走熱量,提高散熱效果。三是空氣本身的溫度,夏季高溫會(huì)影響到散熱效果,這主要是因?yàn)榭諝庵袩崃恳埠芨,很難保證散熱效果,這一方式本身的散熱效率偏低。
。2)水冷散熱。這一散熱方式是比較新的應(yīng)用比較廣泛的,主要是通過冷卻液讓其能夠在封閉的管道中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng),這樣可以帶走部件的熱量。水冷散熱在效率上比上一種方法來說要好,對于風(fēng)扇散熱和被動(dòng)散熱片散熱的方式來說,這一散熱的效果大約是它們的100倍以上,散熱效率高,噪音小,主要運(yùn)用到機(jī)械上。水冷散熱器除了增加風(fēng)扇,還充分利用對流散熱的特性,提高散熱效果。這種散熱方式多是運(yùn)用到水管、電源和水泵中,操作復(fù)雜,維修不容易,受到一定的限制,尤其是在不方便攜帶,在一定程度上不利于體積小的場合應(yīng)用。
。3)熱管散熱。熱管主要的特性是能夠快速恒溫,屬于金屬管體,主要通過液態(tài)工質(zhì)、管芯和管殼構(gòu)成。管殼內(nèi)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的管芯,管芯上有液態(tài)工質(zhì),這樣可以充分利用管內(nèi)的液體對其進(jìn)行多種循環(huán)流動(dòng)來傳遞熱量。這一液態(tài)工質(zhì)具有良好的導(dǎo)熱、沸點(diǎn)、低的粘度,能夠在不斷循環(huán)過程中達(dá)到熱傳導(dǎo)效應(yīng)。管芯的設(shè)計(jì)受到毛細(xì)結(jié)構(gòu)的影響,可以減少接觸熱阻。管殼處于一個(gè)密閉的空間,能夠更好地為液態(tài)工質(zhì)的循環(huán)產(chǎn)生一定的壓力。管殼具有一定的塑性,能夠根據(jù)所需的形狀來改變,方便利用。
熱管散熱器在工作過程中,一端是發(fā)散部件,一端是散熱片,把二者連接起來可以讓管內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)氣化,在管內(nèi)形成壓力差向另一端流動(dòng),這樣可以帶走熱量,在溫度低的一端就會(huì)釋放熱量,熱量在通過散熱片和風(fēng)扇的作用傳遞到空氣中,如此循環(huán)往復(fù)可以達(dá)到散熱的目的。
熱管散熱這一技術(shù)主要是通過熱超導(dǎo)性能,熱管散熱器是新型的導(dǎo)熱技術(shù)能夠結(jié)合空氣對流散熱的優(yōu)點(diǎn)成為一款新型的散熱器。它由熱管、散熱片和風(fēng)扇等組成,其中熱管是主要部件,散熱片可以把熱量傳遞出來,風(fēng)扇能夠加快對流。熱管散熱器主要是一種全新的改良版的散熱方式,具有材質(zhì)上輕、效率高、噪音小、方便攜帶的特點(diǎn),比較適合當(dāng)前綠色環(huán)保的理念,對于空間小的地方比較適用。
4.結(jié)語
綜上所述,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們越來越重視環(huán)保問題,為了應(yīng)對溫室效應(yīng),人們開始制冷技術(shù)的研究,出現(xiàn)了各種制冷方式,其中制冷片制冷是主要的方式。人們使用電子設(shè)備的機(jī)會(huì)越來越多,散熱問題仍然需要人們繼續(xù)研究。
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