选择散热材料,千万别错过金刚石热沉片!
发布时间:2021.10.08 阅读次数:793导热材料是电子产品的辅料,作用在解决电子产品的散热问题,从而提升电子产品的运行速度、可靠性、稳定性和使用寿命,是电子产品中不可或缺的一部分。
1、在电子材料表面和散热器之间存在细微的凹凸不平的空隙,如果将他们直接安装在一起,它们间的实际接触面积只有散热器底座面积的10%,其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.024W/(m.K),是热的不良导体,将导致散热器间的接触热阻非常大,严重阻碍了热量的传导,造成散热器的效能低下。
2、使用具有高导热性的导热材料填充满这些间隙,排除其中的空气,在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道,可以大幅度增加热源与散热器之产的有效接触面积,减少接触热阻,使散热器的作用得到充分地发挥。
据统计,由热量集中引起的电子元器件故障占总故障率的55%,产品散热设计对产品的可靠性有着至关重要的影响。半导体激光器体积小、寿命长,除了通信领域,也可以在雷达、测声、医疗中应用,但研究发现,散热影响半导体激光器的寿命和使用情况。CPU温度过高会造成电脑自动关机、蓝屏、死机、电脑卡顿等情况,长期温度过高,影响其使用寿命。无论是大功率器件,还是电力电子,热管理都尤为重要。
金刚石,为人类所发现已经有两千多年的历史,素有“宝石之王”的美誉,然而其价值远不止于此。它带隙宽、热导率高、击穿场强高、载流子迁移率高、耐高温、抗酸碱、抗腐蚀、抗辐照,优越的性能使其在高功率、高频、高温领域等方面发挥重要作用,可以说,金刚石是目前最有发展前途的半导体材料之一,其经典的应用场景包括金刚石热管理材料。
金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料,优势如下:
极高的热传导:热导率2200W/m.K,室温下金刚石具有最高的热导率;
极高的介质击穿特性:击穿电场为107V/cm,是GaAs的50倍,GaN的2倍,SiC的2.5倍;
极高的功率容量:容许的功率使用容量是Si材料的2500倍以上;特别适合制作大功率电子器件;
低的介电常数:介电常数为5.7,约为GaAs的1/2,比InP的一半还小;
高饱和载流子速度:饱和载流子速度是GaAs、Si或InP的12.7倍,在电场强度增加时也维持高速率;
高载流子迁移率:电子迁移率为4500c㎡/(V·s),高于绝大多数材料,适合制作高频电子器件;
金刚石热沉可有效解决散热问题,并可在相同尺寸下提升功率器件的性能。金刚石热沉片的尺寸不再局限为单个器件或小型阵列,阵列尺寸可扩展至几厘米。被广泛应用于各种器件之中。当用于相控阵芯片时,可显著提高系统的可靠性并减小系统的尺寸和成本;;用于固态功率放大器时,可显著减小器件的尺寸、成本和质量并提升效率;用于宽带通信时,可在减小芯片尺寸成本的同时提升可靠性等。
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