Mis on soojusjuhtivus?

Soojusjuhtivus on omadus, mis ütleb teile, kui kergesti liigub soojus läbi materjali, kui sellel on temperatuuride erinevus. Sümbol on k või mõnikord λ ja standardühik on W/(m·K). Kui materjalil on kõrge k väärtus, voolab soojus sellest kiiresti läbi. Kui k on madal, liigub soojus aeglaselt.

Olen veetnud viisteist aastat hoonete isolatsiooni ja jahutusradiaatorite{0}}kujunduse alal ning iga kord, kui keegi loobib ilma kontekstita "soojusjuhtivuse", pean ma keelt hammustama. Andmelehtede numbreid mõõdetakse täiuslikes laboritingimustes. Pärissüsteemide reaalsed osad ei näe peaaegu kunagi neid täpseid tingimusi.

Labori väärtus vs reaalosa

Labori soojusjuhtivust mõõdetakse tasasel, puhtal,{0}}defektideta proovil, millel on täiuslik kontaktrõhk ja ilma õhuvahedeta. Põllul on pinna karedus, oksiidikihid, kontaktrõhu kõikumine ja sageli õhuke õhukile, mis hävitab tõhusa juhtivuse. Vaskplokk võib õpikus näidata võimsust 400 W/(m·K), kuid ühendage kaks vasest jahutusradiaatorit 2 MPa rõhuga kokku ja teil on õnn näha liideses 50 000 W/(m²·K).

Metallid

Puhas vask toatemperatuuril on umbes 401 W/(m·K). Hapnikuvaba C10100 on mõne punkti võrra kõrgem, kaubanduslik C11000 paar punkti madalam. Alumiinium 6061 on 167–180 W/(m·K) olenevalt temperamendist, . 6063 on tavaliselt 200–210, kuna see on ekstrudeeritud ja tera struktuur ühtlustub paremini. Puhas hõbe ületab kõik ~430, kuid keegi ei kasuta seda väljaspool mõnda RF-õõnsust.

Mitte{0}}metallid, mis üllatavad inimesi

Teemant (CVD või üksik-kristall) töötab 1000–2200 W/(m·K). Kasutame seda laser-dioodide alamkinnituste ja GaN HEMT väravate jaoks, kui raha pole objekt. Grafiit-tasapinnas (pürolüütilised või grafeenilehed) võib piki tasapinda tabada 1500–2000, langeb risti 6-ni. See anisotroopia on põhjus, miks peate olema ettevaatlik, kuidas grafiidist soojusjaoturiid telefonides suunate.

Keraamika ja täiteained

Alumiiniumnitriid (AlN) on tootmisklassides 170–220 W/(m·K). Berülliumoksiid oli 250–300, kuid see keelati enamikus kohtades. Boornitriidi (h-BN) trombotsüüdid annavad teile polümeeris joondatud 300–600–600-tollise-tasapinna, võib-olla 30–{11}}tasapinnaga. Tavalist alumiiniumoksiidi (Al2O3) on vaid 30–35, kuid 90% LED-plaatidest kasutab seda endiselt, kuna see on odav ja dielektriline.

Polümeerid ja määrded

Täitmata epoksiid või polüuretaan on 0,2–0,3 W/(m·K). Laadige see 70 mahuprotsendilise alumiiniumoksiidi või boornitriidiga ja võite suruda 2–4 ​​W/(m·K). Digit{7}}ostetavad termopadjad on tavaliselt 1–8 W/(m·K), kuid tegelik kitsaskoht on kontakttakistus mõlemal küljel. Materjalide muutmise faas{11}} algab 3–5, vedelmetalli (galliumi) liidesed võivad viia teid üle 30, kui suudate jamaga toime tulla.

Tüüpilised väärtused, mida ma tegelikult kasutan jahutusradiaatorite suuruse määramisel

Alumine rida: hulgi k-arv on vaid pool loost. Kontakttakistus, pinnaviimistlus, paigaldusrõhk ja temperatuurisõltuvus määravad tavaliselt selle, kas teie protsessor drosseldab või IGBT töötab.

Ma alandan laborite numbreid alati vähemalt 30% võrra-esimese läbimise kavandite puhul, seejärel mõõdan ristmiku tegelikku temperatuuri pingil. Kõik muu nõuab põllutagastust.