選擇散熱材料,千萬別錯過金剛石熱沉片!
發布時間:2021.10.08 閱讀次數:1670導熱材料是電子產品的輔料,作用在解決電子產品的散熱問題,從而提升電子產品的運行速度、可靠性、穩定性和使用壽命,是電子產品中不可或缺的一部分。
1、在電子材料表面和散熱器之間存在細微的凹凸不平的空隙,如果將他們直接安裝在一起,它們間的實際接觸面積只有散熱器底座面積的10%,其余均為空氣間隙。因為空氣熱導率只有0.024W/(m.K),是熱的不良導體,將導致散熱器間的接觸熱阻非常大,嚴重阻礙了熱量的傳導,造成散熱器的效能低下。
2、使用具有高導熱性的導熱材料填充滿這些間隙,排除其中的空氣,在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導通道,可以大幅度增加熱源與散熱器之產的有效接觸面積,減少接觸熱阻,使散熱器的作用得到充分地發揮。
據統計,由熱量集中引起的電子元器件故障占總故障率的55%,產品散熱設計對產品的可靠性有著至關重要的影響。半導體激光器體積小、壽命長,除了通信領域,也可以在雷達、測聲、醫療中應用,但研究發現,散熱影響半導體激光器的壽命和使用情況。CPU溫度過高會造成電腦自動關機、藍屏、死機、電腦卡頓等情況,長期溫度過高,影響其使用壽命。無論是大功率器件,還是電力電子,熱管理都尤為重要。
金剛石,為人類所發現已經有兩千多年的歷史,素有“寶石之王”的美譽,然而其價值遠不止于此。它帶隙寬、熱導率高、擊穿場強高、載流子遷移率高、耐高溫、抗酸堿、抗腐蝕、抗輻照,優越的性能使其在高功率、高頻、高溫領域等方面發揮重要作用,可以說,金剛石是目前最有發展前途的半導體材料之一,其經典的應用場景包括金剛石熱管理材料。
金剛石是一種性能優異的寬禁帶半導體材料,優勢如下:
極高的熱傳導:熱導率2200W/m.K,室溫下金剛石具有最高的熱導率;
極高的介質擊穿特性:擊穿電場為107V/cm,是GaAs的50倍,GaN的2倍,SiC的2.5倍;
極高的功率容量:容許的功率使用容量是Si材料的2500倍以上;特別適合制作大功率電子器件;
低的介電常數:介電常數為5.7,約為GaAs的1/2,比InP的一半還小;
高飽和載流子速度:飽和載流子速度是GaAs、Si或InP的12.7倍,在電場強度增加時也維持高速率;
高載流子遷移率:電子遷移率為4500c㎡/(V·s),高于絕大多數材料,適合制作高頻電子器件;
金剛石熱沉可有效解決散熱問題,并可在相同尺寸下提升功率器件的性能。金剛石熱沉片的尺寸不再局限為單個器件或小型陣列,陣列尺寸可擴展至幾厘米。被廣泛應用于各種器件之中。當用于相控陣芯片時,可顯著提高系統的可靠性并減小系統的尺寸和成本;;用于固態功率放大器時,可顯著減小器件的尺寸、成本和質量并提升效率;用于寬帶通信時,可在減小芯片尺寸成本的同時提升可靠性等。
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