电子设备热设计 第二讲.ppt

Copyright ? 2008 BeiHang University 电子设备热设计?第二讲基本理论知识 Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》内容?三种传热方式: –导热–对流–辐射?热阻?元器件发热量确定 Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》导热?气体–气体分子不规则运动时相互碰撞?金属–自由电子的运动?非导电固体–晶格结构的振动?液体–弹性波?公式 Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》对流?流体?相对位移?必有导热?物体表面?公式?指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中,且必然伴随着导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程称为对流。 Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》辐射?电磁波?一般考察与太阳、空间环境间的传热时才考虑?辐射传热系数???? 21 22 212,1TTTTFh r????? Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》元器件结温?从广义上将元器件的有源区称为“结”,而将元器件的有源区温度称为“结温”。?元器件的有源区可以是结型器件的 Pn结区,场效应器件的沟道区或肖特器件的接触势垒区,也可以是集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等。?默认为芯片上的最高温度。 Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》元器件最高结温?对于硅器件–塑料封装为 125~150 ℃–金属封装为 150~200 ℃?对于锗器件为 70~90 ℃?当结温较高时(如大于 50℃),结温每降低 40~ 50℃,元器件寿命可提高约一个数量级。?所以对于航空航天和军事领域应用的元器件,由于有特别长寿命或低维护性要求,并受更换费用限制以及须承受频繁的功率波动,平均结温要求低于 60℃。 Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》热环境?元器件的环境温度是指元器件工作时周围介质的温度。对安装密度高的元器件的环境温度只考虑其附近的对流换热量,而不包括辐射换热和导热。?热环境按下列条件设定: –冷却剂的种类、温度、压力和速度; –设备的表面温度、性质和黑度–电子元器件和设备周围的传热途径 Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》?热特性–设备或元器件的温升随热环境变化的特性,包括温度、压力和流量分布特征。?热阻–热量在热流途径上遇到的阻力?内热阻–元器件内部发热部位与表面某部位之间的热阻(例如半导体器件的结构与外壳的之间的热阻) ?安装热阻–元器件与安装表面之间的热阻(界面热阻) ?热网络–热阻的串联、并联或混联形成的热流路径图 Copyright ? 2008 BeiHang University 《换热器》元器件总热阻 tot jc cs sa ? ???? ??