浅谈半导体灯具的散热机构设计

LED灯珠是一种半导体材料,与普通二极管一样具有PN结,由于高亮二极管的功率相对比较大,所以与功率半导体器件相同,需要考虑散热问题,结温过高会直接影响LED灯珠的寿命,并且会增大LED灯珠的光衰,情况严重的会将LED灯珠烧坏,所以如何有效提高半导体灯具的散热效果成为人们关心的问题之一。文章探讨半导体灯具的散热机构设计,希望能在室内外照明及装饰等诸多领域得到推广与应用。     

市场趋势

半导体器件外形发展动向半导体外形是半导体器件中的重要组成部分,半导体器件的可靠性很大程度上取决于其外形。为了提高半导体器件的可靠性,要求外形有尽可能小的空间,良好的散热环境、密封的外壳和便于安装在印制板上的连接。近年来,半导体器件外形封装技术主要围绕这四个方面发展,大体包括以下几点:     

功率半导体器件终端SIPOS/PI复合钝化结构研究

本文采用直流辉光放电法在台面功率半导体器件上生长SIPOS钝化膜.研究结果表明,SIPOS钝化的功率器件性能要好于聚酰亚胺钝化的功率器件,可以有效地提高功率器件的可靠性.基于此提出了SIPOS/PI复合钝化结构来改善台面功率半导体器件的表面特性.     

4H-SiC功率肖特基二极管可靠性研究进展

 4H-SiC功率器件作为一种宽禁带半导体器件，凭借突出的材料优势具有耐压高、导通电阻低、散热好等优势。近年来随着器件的逐步商用，器件的可靠性问题成为新的研究热点。综述了本课题组近期在4H-SiC功率二极管可靠性方面的研究进展，通过高温存储和高压反偏可靠性问题的研究，分析了器件性能退化机制。通过重复雪崩可靠性问题的研究，提出了一种可有效提升器件抗重复雪崩能力的终端方案。     

电力半导体器件和装置的功率损耗研究

为了提高电力电子装置和电力半导体器件的运行可靠性 ,提出了估算电力半导体器件损耗和结温的热 -电联合计算方法。基于电力半导体器件的瞬态开关特性的测量 ,构造了器件精确的损耗数学模型 ,同时考虑了器件的结温对器件损耗的影响。在单个器件损耗模型的基础上分析了电力电子变换装置的损耗 ,分析了装置中器件及其散热系统组成的热阻网络及各器件的结温。最后设计了两类实验装置分别验证损耗计算的精度 ,与实验结果的对比表明该方法为合理地设计器件的散热系统、提高电力电子变换装置的效率提供了有效手段。     

SCR在励磁系统中三相桥式全控整流电路上的应用

从20世纪50年代开始，电力半导体器件不断发展，从半控到全控，低电压到高电压，小功率到大功率。同时，由于电力半导体器件的调节质量高、动作快、调整方便、造价低、噪音低和维护方便等优点，它也应用于越来越多的领域。在电力系统中，电力半导体器件的应用就更加普遍。本只是对电力半导体器件SCR在电力系统励磁调节中的三相桥式全控整流电路上的应用进行分析。     

斯特林引擎在CPU散热中的应用

为了解决日益增长的CPU散热需要,本文提出在原有热管散热基础上加装γ型斯特林装置,利用CPU自身的发热驱动斯特林进行散热。结合CPU实际尺寸,通过数值模拟得到了能够输出最大功率的斯特林引擎的最优尺寸,在环境温度为25℃,CPU温度为60℃,工质介质为一个大气压时,其最大输出功率0.2326W。在该散热器得到推广应用的前提下,进行了实用性和经济性分析,结果表明,斯特林引擎与热管结合散热达到了较好的节电效果。最后通过斯特林引擎的实际输出功率与理论上能够达到的最大功率相比较,可见其有极大的提升空间和广阔的应用前景。     

小型水冷半导体制冷箱的初步设计

基于半导体制冷原理,在半导体热电堆的最优工况下,选择最佳散热方式水冷散热,对小型半导体制冷箱进行设计.使其在最优工况下工作,即可获得较大的制冷量,又可消耗较小的功率,从而降低其功率及成本,使综合效益达到最优状态,从而提高了半导体制冷箱的制冷性能.     

半导体器件高功率微波毁伤阈值实验

本文研究用实验方法测定半导体器件在高功率微波(HPM)照射下的毁伤阈值。介绍了实验系统的结构、原理,分析了如何用数值方法确定半导体器件所吸收的微波功率,对实验数据进行了分析。     

电力电子技术的发展与应用

该文介绍电力电子技术研究的问题、功率半导体器件、主要应用和新应用。     

翅片间距对热沉散热功率的影响研究

通过数值模拟手段,对水平放置的热沉在自然对流条件下的散热状况进行了研究．研究发现在热沉的宽度不变的条件下,减少翅片间距（相当于增加热沉上的翅片数目）并不能增加热沉的对流散热功率．通过对比对热沉的数值模拟结果并结合理论分析可知,在水平放置的直翅片热沉中,在翅片间存在一个空气停滞区,该区域内空气几乎不流动,这个特点影响了热沉自然对流散热性能的发挥．随着翅片间距的缩小这个区域面积增加．翅片间距有一最佳数值,在该最佳间距下热沉散热功率最大;翅片间距超过最佳值时,将因减少翅片面积而降低热沉散热功率;翅片间距低于最佳值时,将因减小有效散热面积而降低热沉散热功率．     

打造冷静的电脑系统

随着社会的发展,电脑已越来越深入地进入到我们的生活,其速度不断提高、功能日臻完善。但随之而来的是功耗不断增大,发热日趋严重,致使电脑内部的散热风扇功率不断加大,转速不断提高,电脑噪音更大。笔者设计制作了一套水冷散热系统供CPU及电源系统散热,取消了机箱内的风冷散热系统,达到了冷和静的目的。     

基于快速热响应相变材料的电子器件散热技术

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨的高导热系数和多孔吸附特性,制备出高导热系数的快速热响应复合相变材料,其导热系数可达4.676 W/(m.K).将该材料应用于电子器件散热装置,在不同的发热功率条件下,储热材料散热实验系统的表观传热系数是传统散热系统的1.36～2.98倍,其散热效果明显优于传统散热系统,可有效提高电子元器件抗高负荷热冲击的能力,保证电子电器设备运行的可靠性和稳定性.     

新型锥体热沉射流散热器散热性能的实验研究

文章针对高热流通量的大功率器件,提出了一款新型锥体热沉射流散热器,通过在底板上增设锥体热沉,增大换热边界层面积,实现高效换热;构建了一套实验系统,通过改变冷却水流量、热源输入功率等工况,对其开展了散热特性实验研究。实验结果表明,该新型锥体热沉散热器可以对大功率热源实现快速冷却,当总散热功率达到900W(热流密度9.9W/cm2)时,采用7L/min的冷却水流量,可以将热源温度降至65℃以下,并且冷却水流量为影响散热器散热性能的主要因素,流量越大,散热效果越好。     

高阻硅片对紫外LED散热性能的影响研究

紫外LED因光谱单一、体积小、冷光源、无热辐射等特点逐渐取代传统汞灯,并广泛应用于油墨固化、医学光疗、消毒杀菌等领域,而功率型紫外LED器件散热问题是制约其性能提高和应用的瓶颈。基于陶瓷大功率LED封装平台制备了引入高阻硅片功率型紫外LED器件,研究发现引入高阻硅片的紫外LED的器件具有较高的光功率,但其热阻及结温均高于无硅片紫外LED,这归因于加入高阻硅片结构增加了芯片散热的传导路径。该工作对实际工业封装技术路线具有指导意义。     

二维层状六方氮化硼在芯片散热中的应用

层状六方氮化硼(h-BN)作为典型的二维材料之一,近年来由于其优良的物理化学特性受到广泛关注,本文利用其横向热导率高、绝缘性能好的特点,将其用于功率芯片表面,作为帮助芯片上局部高热流热点横向散热的绝缘保护层.分别将化学气相沉积法制备的单层h-BN薄膜和微米级h-BN颗粒转移到热测试芯片表面,通过加载不同功率,观察h-BN对芯片散热性能的影响.采用电阻-温度曲线法和红外热像仪两种方法对热测试芯片的热点温度进行检测.研究结果表明,h-BN应用到热测试芯片表面,在加载功率约为1W时,可以将芯片热点温度降低3~5℃,从而提高芯片散热效率,并且通过对比发现单层h-BN薄膜表现出更为理想的散热效果.     

电子封装用金属基复合材料的研究进展

随着电子器件功率的不断增大以及芯片集成度的不断提高,器件的散热已成为制约其发展的关键因素.主要对承担散热任务的封装材料的发展进行了综述,重点是针对近几年为满足大功率微波器件的散热要求而开发的金属基复合材料的发展及制备方法进行了介绍,最后对性能优异的金刚石-Cu材料目前国内存在的问题及未来的研究方向进行了展望.     

功率器件芯片封装和静电放电失效分析

针对一般失效机理的分析可提高功率半导体器件的可靠性.利用多种微分析手段,分析和小结了功率器件芯片的封装失效机理.重点分析了静电放电(electrostatic discharge,ESD)导致的功率器件失效,引入了ESD电热理论模型.实验证明,该模型能快速准确地分析金属引线的抗ESD强度.     

新型功率半导体器件IGCT的核心技术

在目前的中电压大功率应用领域，占主导地位的功率半导体器件有晶闸管，GTO和IGBT等，这些传统的功率器件在产用方面都存在一些缺陷，ABB半导体公司率先提出了一种新型功率半导体器件－IGCT，它具有大电流、高电压、开关频率高、高可靠性，结构紧凑，低损耗的特点，在性能上明显优于目前广泛使用的GTO和IGBT器件，本文对IGCT器件及其工作原理进行简单介绍，并着重对四项核心技术；缓冲层，透明阳极，逆导和集成门极技术，以及它们对器件性能的改善进行阐述。     

高导热性能的氮化铝陶瓷的研究

随着集成电路．微型组件与大功率半导体器件生产的迅速发展，电子工业对高电气绝缘性能和高导热性能的陶瓷基板和封装材料的需求量日益增加。高频、高效IC(集成电路)越来越高度集成化，耗电量也越来越高。因此．解决器件散热的问题尤为急迫。