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TEC在生活中常用的散熱方式

來源:鞍山核心電子技術有限公司 作者:核心電子

  為了縮短產品上市時間并在競爭中領先對手,電子產品設計師需要應對電子行業中瞬息萬變的需求。電子工業制程技術和半導體技術不斷發展,導致設計零組件系統的工具快速變化,為了保持產品的競爭優勢必須讓產品具有更多功能,但產品尺寸不能大于以往產品和競爭對手的產品,甚至需要更小。這就要求電子產品設計工具能夠“更經濟地利用”物理空間。更多的功能通常意味著更高的電子產品復雜性,更小的尺寸意味著電子組件發熱密度逐漸增加,因此對于散熱或溫度控制的熱管理技術需求越來越高,甚至成為電子組件技術發展的瓶頸,若不能解決溫度問題,無法將高功率的組件商品化。如何避免電子組件與設備的過熱或有效率地把溫度降下來,一直是科學家或工程師努力想達到的目標。

  因為這種電子產品設計趨勢,衍生出各種的溫度管理技術,包括被動式的散熱鰭片、熱管,主動式的散熱鰭片加風扇、水冷系統、熱電冷卻器(Thermoelectric Cooler,或稱之為熱電致冷器,本文簡稱TEC),而TEC是較新的應用技術,不僅不需要動態零件或冷媒驅動,減少了噪音及環保問題,而且應用到半導體材料制程,以臺灣在半導體工業領域的研發創新能力,很有機會有大幅度的技術突破及配合。體積小,只要加電壓即可驅動此散熱組件。

  目前TEC已逐漸應用在手機、家電、光感測或放大器等小型組件方面,所以產品研發工程師接觸到此項散熱組件的機會大增。在產品設計過程之中,透過分析驗證可以縮短研發時程,并可在研發階段就可以預知產品可能發生的問題。本文主要介紹如何在設計驗證熱流分析軟件SolidWorks Flow Simulation應用TEC進行仿真,以及其相關理論背景技術。

  鞍山核心電子技術有限公司生產的ATEC1-TC-127系列TEC制冷片包含127對珀爾貼元件,最大電壓17.5V。產品專為溫度循環系統設計, 應用領域:該系列制冷片廣泛應用于溫度循環系統,包括儀器儀表,PCR設備,熱循環系統,冷卻裝置以及分析設備等。 產品特點 :最大輸入電壓: 17.5V; 珀爾貼對數:127對; 尺寸:39.7mm*39.7mm*3.97mm; 最高溫度:200℃; 成本低廉; 專為冷熱循環系統設計,超長使用壽命; 密封與不密封可選; 100%無鉛并通過RoHS認證;

  在生活當中有很多地方能用到半導體制冷片(TEC),而其中對于TEC的散熱問題有時候可以決定你的裝置的穩定性。這里將介紹一下TEC散熱裝置的安裝方法。

  下面介紹幾種TEC的散熱方法

  1、利用物質熔化熱

  這種方法是利用物質熔化時在等溫下吸熱從熱電堆熱端吸收熱量。物質熔化階段的等溫特性,是保持冷端溫度恒定的必要條件。取熔化階段的時間為冷端溫度恒定的時間。且由于各物質導熱系數不同,傳熱溫差也不一樣,導熱系數較低的,傳熱溫差較高。利用物質的熔化潛熱吸收熱端排出熱量的方法,適用于制冷器僅在較短時間內工作或間歇性工作的場合。

  2、利用物質的熱容量吸熱

  利用具有大熱容量的物質,從熱端吸收排出的熱量,使其溫度升高。此時,熱量的傳遞是不穩定的。隨著時間的增加,吸熱物質的溫度升高,熱端溫度也增高。同時,吸熱物質與周圍空氣之間的熱交換量也隨時間而變。

  3、利用物質的汽化潛熱散熱

  利用許多液體的大的汽化潛熱,進行熱端散熱。為了使制冷器達到必要的低溫水平,可在制冷器的工作腔外包以絕緣材料,常用的如泡沫塑料等。

  4、導熱條導出散熱

  基本上有散熱要求的元器件都會直接或間接地與導熱條相接觸。在發熱功率不高或環境許可時直接以導熱條作為散熱件,同時導熱條起到散熱片的作用。該方法的優點在于其成本低,可靠性高;缺點是要求散熱的溫度梯度較高。

  5、利用熱虹吸管散熱

  熱虹吸管是一種在小的溫度梯度下就能把熱量從一處傳往另一處的傳熱元件。熱虹吸散熱器屬于 “二次換熱”,其傳熱能力主要取決于熱媒管與工 質之間的熱阻,總的傳熱熱阻比常規散熱器大, 散熱能力降低;殘存不凝性氣體和適當的飽和蒸汽壓對熱虹吸散熱器性能有關鍵性影響;另外熱管的 工作溫度是由工作液沸點決定,因此工作溫度是選 擇熱管要考慮的首要條件。

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