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制冷片选用—制冷片如何选择型号

时间:2024-06-17 02:49:23 作者:admin 点击:

为什么精密半导体制冷片要选择DPC陶瓷基板

半导体制冷片是电子器件中重要的是的辅助元件,应用于再控制器件的温度,进而绝对的保证器件的稳定性和可靠性。在半导体制冷片的制造过程中,半导体制冷片的基板材料选择是非常关键的,而且基板材料的性能会就影响到制热片的性能。

同时充当精密高压缩机片研制开发技术,对陶瓷基板的要求也低于特殊基板。

1.外观要求:严格的的铜面平整度,粗糙度要求操纵在0.5um以内,铜面上不愿意有凹坑、铜颗粒、被氧化、一丁点形式的外观划伤等。

2.尺寸要求:成功板厚控制公差在10-20um以上的话,而陶瓷板材的委外加工公差就有±30un公差,是说需要看中公差范围在10以上的话的陶瓷板材,而完成铜厚、镍金厚的均匀性要再控制在10um以上的话,极非常有挑战性。

a.目前的控制方案是增加电镀均匀性,且是需要只要铜面无颗粒;

B.或则增加抛光后研磨工序,使铜面平平整整且板厚完全控制在客户特别要求范围内。

3.线宽、线距那些要求:精密机械压缩机片线宽、线距具体的要求再控制在±10-20um左右吧,这就不需要在线路加工时被曝光精度要求高,必须可以使用CCD的或LDI曝光机俩控制线路精度,至于在蚀刻时线宽线距要完全控制在中值。

斯利通氮化铝陶瓷电路板

DPC(Deep Proton Conduction)陶瓷基板是目前半导体制冷片制造中最常用的基板材料之一。DPC陶瓷基板具有许多优异的性能,包括高介电常数、高介电损耗、低温度系数和高热导率等,那些性能这个可以可以保证空调制冷片具有良好素质的散热效果,但是可以不在高温环境下稳定工作。

热导率:DPC陶瓷基板的热导率是陶瓷基板中极高的,是可以更快地传导路径热量,使增加制热片的散热效果。依据什么测试数据,区分DPC工艺催化剂合成的陶瓷基板热导率这个可以达到20W/mk以内,是悠久的传统陶瓷基板的10倍500左右。

温度系数:DPC陶瓷基板的温度系数更加低,都能够可以保证在高温环境下始终也能一直保持较低的温度,从而保证电子器件的稳定性和可靠性。依据测试数据,需要DPC工艺制备的陶瓷基板温度系数可以都没有达到-6ppm/K70左右,是比较传统陶瓷基板的10倍左右。

介电常数:DPC陶瓷基板的介电常数的很高,可以能提高制热片的介电性能,从而好些地完全保护电子器件。依据什么测试数据,区分DPC工艺催化剂合成的陶瓷基板介电常数可以都没有达到4.5以下,是传统陶瓷基板的2倍左右吧。

高强度、高硬度:DPC陶瓷基板具有高强度和高硬度,能够只要制热片在高温和恶劣环境下的强度和稳定性。依据测试数据,常规DPC工艺制备的陶瓷基板强度是可以提升100兆帕以上,是传统陶瓷基板的10倍70左右。

高温、高频和高可靠性应用需求提高:在低温、高频和高可靠性的电子器件中,DPC陶瓷基板的应用更加应用广泛,需求也越来越厉害。与此同时这些个应用领域的不断发展,对DPC陶瓷基板的性能要求也将稍低。随着电子器件的不断发展和应用领域的不断扩大,DPC陶瓷基板的应用前景也将越来越广袤。以下是DPC陶瓷基板目前的发展和未来趋势:

新发明半导体器件的发展:新发明半导体器件的不断发展,对DPC陶瓷基板的性能提出来了更高的要求。例如,研发新型的量子计算器件、光子器件、电力电子器件等,对DPC陶瓷基板的热导率、介电常数、机械强度等性能提出了更高的要求。

更高的可靠性要求:在高可靠性的电子器件中,DPC陶瓷基板的应用越加广泛。伴随着那些应用领域的不断发展,对DPC陶瓷基板的耐腐蚀性、耐辐射性、耐磨损性等性能提议了更高的要求。

更微型化和轻量化:在移动设备、电子消费品等领域,DPC陶瓷基板的小型化和轻量化已下一界一个重要的发展趋势。就是为了行最简形矩阵这一需求,DPC陶瓷基板要实现程序更高的集成显卡度、更小的尺寸和更轻的重量。

总之,DPC陶瓷基板具备高热导率、低温度系数、高介电常数、高强度、高硬度等优异的性能,那些个性能以至于DPC陶瓷基板在半导体制冷片中曾经的冰箱制冷片的首选基板材料。需要DPC工艺催化剂合成的DPC陶瓷基板具备更高的性能和更广泛的应用前景,可以柯西-黎曼方程半导体制冷片不断提高的性能要求,为电子器件的稳定性和可靠性能提供更加可信度高的保障。

半导体制冷片

电热压缩机制冷片(组件)利用帕尔贴(Peltier)效应接受制冷。Peltier效应是指电流电热偶时,一个节点经常发热,至于一个节点吸热的现象。这是由法国物理学家JeanPeltier在1834年突然发现的。

到了1960年左右吧,直接出现了借用N型、P型半导体材料制作的冰箱制冷片。因其体积小、制冷快、寿命长、无噪声等优点而被广泛应用在军事、医疗、实验装置中的制冷。

一片半导体制冷片

替增加空调制冷片的效能,通常热电制冷片中包含众多由N、P型半导体排成的制冷小单元。它们混编阵列排列,相互之间电气上是串联在一起。它们的冷端和热端则是并联在一起,夹两片陶瓷片彼此间并且固定设置。

左:^^一个空调制冷单元;^^右:^^串联在一起的空调制冷单元阵列

空调制冷片外部引线具高电源电动势极性,由红、黑两种颜色区分。转变电流方向,可能会决定制热片的吸热和不发热表面。

TEC1-12706半导体制冷片

而冰箱制冷片是半导体材料造而成,同时又具备热电效应,因为再不使用数字万用表测量空调制冷片外部引线,都会发现输出的阻值会在很小范围内变化,但是随着制热片受热不均而剧烈变化。

下图实验不显示当手触碰压缩机片表面时,数字万用表读得出的阻值不可能发生太大的变化。

手摸制热片,影响到空调制冷片两面温度再一次发生变化,让测量电阻变化。真正的的原因是制冷片才能产生电压,使得数字万用表读出来的电阻阻值不准。

再建议使用数字万用表也可以测量到冰箱制冷片两边的电压。当在压缩机面建议使用手掌加热时,空调制冷片输出负电压。当溅射酒精将制冷片急速降温时,冰箱制冷片输出正电压。

改变半导体制冷片两边温度会影起输出电压转变极性

制冷片既然可以不产生电压,也可以不有一种电流。下图显示在用数字万用表的测量电流档对冰箱制冷片输出电流测量。

将手放在旁边制热片一个表面时,制热片输出的电流逼近1mA500左右。

半导体制冷单元输出电流

既然半导体冰箱制冷片在有温度差的情况下能输出电压和电流,所以可以用于发电站。下图不显示的是一个使用压缩机片发电去给手机充电的系统。

在锅里不宜放置冷水、冰块等。在锅底贴有制热片,煤气罐从制热片底下加热。压缩机片变会出现电能供给电脑充电了。

发电锅原理

不过了,上述发电效率是不高的。压缩机片的换算用途应该用于制冷。

的原因制冷片热惯量很小,所以我它的压缩机速度非常快。在用红外摄像头仔细观察压缩机片在按照电流时的温度变化,可以看到在几秒钟之内制热片便提升到热平衡了。

实验中的冰箱制冷片工作在外部12V电压下,河流的源头的电流约3.4A。

红外摄像头下总是显示空调制冷片在按照电流时的发热端温度变化

^红外摄像头下不显示制热片在电流时的吸热端温度变化

在电流时,压缩机片在冷热平行放置会出现一定的温度差。假如将压缩机片的发热端建议使用散热片接受散热,来降低热端的温度,那样的话会也让吸热端的温度也换取了进一步减少。

下图没显示了导热胶再复制在散热片上的制冷片。

建议使用导热胶将冰箱制冷片剪切粘贴在散热片上

工作在12V,3.4A下的空调制冷片。经由散热器将空调制冷片的发热面温度保持在室温,则空调制冷表面的温度一下子变会至少零下30度。

在冰箱制冷表面滴下自来水滴,它很快地可能会凝化成冰。

在下图实验中,在水滴中一并加入了两个电极,建议使用万用表测量电极之间的电阻。在室温下,水滴中电极之间的电阻最少是100k欧姆左右吧,与此同时温度减少,电阻提升。当水滴凝化成冰时,电极之间的电阻就会上升到10M欧姆。

水滴中电极电阻伴随着结冻和慢慢融化过程的变化曲线

当关闭冰箱制冷片电源,温度上升,冰新的溶化成水滴后,电极两端的电阻重新回到自己100k70左右。这些实验总是显示水和冰的导电性能相差数很小。

这对压缩机片上的温度测量,是可以不使用铂电阻、热电偶、半导体温度传感器通过测量。可以使用大多数的二极管也是可以并且测量。

二极管的奔来导通电流与端口电压之间的关系为下面公式所具体解释:

公式中:

上面公式显示在不同电压下温度T越高,流过的电流越小。但实际二极管的电流曲线和温度的关系亦是,随着温度增加,流过的电流就越大,表明二极管是一个负温度系数的器件。如下图所示:

1N4148二极管在三种温度下的电压-电流关系

换算二极管我之所以具有导通特性负温度系数,主要注意原因是在二极管电压电流公式中,反向移动浓度电流not也与温度有关系,因此不断温度的增加而逐渐减少。Is的增加遮盖起来了二极管电压电流公式中指数中的温度T的影响。

据二极管负温度系数特性,在固定不动流过二极管电流时(比如流经二极管电流为恒定的1mA),二极管两端的电压则会不断温度的降下来而会降低。

下图不显示了在五种完全不同导通电流下1N4148二极管端口电压与温度之间的曲线。会显示了电压与温度之间良好的线性关系。凭借这个关系是可以依靠其它的二极管能完成温度的测量。

在完全不同的导通电流下二极管前向电压与温度之间的关系

下面动图总是显示了装在制冷片上的二极管在通有1mA恒流情况下紧接着降温后时间会出现的端口电压的变化。在玻璃标准封装的二极管周围滴有自来水,结果急速降温使得水溶化成冰,将二极管冻在空调制冷片上。

动图会显示,紧接着温度减少,二极管端口电压猛升。导致电压与温度之间呈运动方向线性关系,因为将下面的曲线上下颠倒过去看,这个可以怀疑是压缩机片上表面温度与此同时时间会降低的曲线。

二极管导通电压紧接着温度下降过程而再一次发生变化

将上面的二极管可以更换成一个510欧姆的一百头金属膜电阻,建议使用数字万用表测量电阻阻值。

下图不显示伴随着降温,电阻被到了最后被冻结在压缩机片上。电阻的数字太约增加了6欧姆以内。这些实验结果都是相当奇怪的。通常情况下,电阻的阻值应该是与此同时温度的降低而提升,可不知道又为什么在这个实验中所在用的电阻则是伴随着温度的降低而提高阻值。

金属膜电阻紧接着温度降低阻值变化曲线

上面实验没显示金属膜电阻的温度系数太小。

下面是对一个四头铝电解电容的温度实验。电解电容的标称值为10uF/16V。将电容横着在制热片上,并用自来水滴在电容与制冷片与以可以提高传热性能。

与此同时制冷接受,电解电容温度降底并最终被水没冰在冰箱制冷片上。电解电容的容值从最初的9.4uF减低到8.2uF。

电解电容随着温度降低容量变化曲线