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陶瓷基板在半導(dǎo)體制冷器中的應(yīng)用以及原理和特點(diǎn)

95 2022-05-25
陶瓷基板

                                               陶瓷基板在半導(dǎo)體制冷器中的應(yīng)用以及原理和特點(diǎn)

制冷片陶瓷基板在半導(dǎo)體制冷器中的應(yīng)用

半導(dǎo)體制冷技術(shù)因具有環(huán)境友好、無噪聲、運(yùn)行平穩(wěn)、耗材少、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注,陶瓷基板在集成電路、通訊、汽車、醫(yī)療以及家電日用等方面具有極大的發(fā)展?jié)摿?。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,以及人們對(duì)環(huán)境的日益重視,半導(dǎo)體制冷器的市場(chǎng)需求會(huì)越來越高,前景廣闊。

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                                                                        半導(dǎo)體制冷器的應(yīng)用

陶瓷基板在半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速,據(jù)MarketsandMarkets研究數(shù)據(jù),半導(dǎo)體熱電器件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2021年的5.93億美元增長(zhǎng)至2026年的8.72億美元,復(fù)合增長(zhǎng)率為8.0%,這也將給陶瓷基板帶來機(jī)遇。

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、陶瓷基板在半導(dǎo)體制冷器中的作用

在半導(dǎo)體制冷器中,半導(dǎo)體晶粒緊湊地排列和固定在絕緣的兩塊金屬化陶瓷基板之間。其中,陶瓷基板起到以下作用:

1)電性隔離,使模塊內(nèi)的電氣元件與模塊熱側(cè)的散熱器和冷側(cè)被冷卻的物體絕緣;

2)導(dǎo)熱系數(shù)高,提供冷熱端面的傳導(dǎo);

3)膨脹系數(shù)低,強(qiáng)度高,可固定強(qiáng)化模塊結(jié)構(gòu),提供平整、平行的安裝表面。

因此,陶瓷基板必須絕緣且導(dǎo)熱性良好。

制冷片陶瓷基板 

三,半導(dǎo)體制冷器的工作原理

半導(dǎo)體制冷器利用半導(dǎo)體材料的佩爾捷效應(yīng),當(dāng)直流電通過兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí),在電偶的兩端隨著電流方向的不同會(huì)分別吸收熱量和放出熱量,可以實(shí)現(xiàn)制冷的目的,為主動(dòng)制冷,可將對(duì)象冷卻至環(huán)境溫度以下。

改變電流方向就可以使熱量向相反方向轉(zhuǎn)移,因此在一個(gè)制冷器上可同時(shí)實(shí)現(xiàn)制冷和加熱兩種功能。

半導(dǎo)體制冷器的工作原理.jpg 

                                                                  半導(dǎo)體制冷器的工作原理

四,半導(dǎo)體制冷器的優(yōu)缺點(diǎn)

1)半導(dǎo)體制冷器的優(yōu)點(diǎn)

靜音性:在運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生噪音;

振動(dòng)特性:無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件, 運(yùn)行無振動(dòng),自身穩(wěn)定、對(duì)周圍環(huán)境無影響;

便攜性:體積小、重量輕,便于攜帶、移動(dòng);

環(huán)境適應(yīng)性:無振動(dòng)磨損、工作溫度區(qū)間大、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活;

環(huán)保性:不使用制冷劑,無污染;

性價(jià)比:輸出小冷量(一般指 10 瓦級(jí))時(shí), 性價(jià)比高。

2)半導(dǎo)體制冷器的缺點(diǎn)

由于熱電材料性能的限制,仍存在熱電轉(zhuǎn)化效率較低的問題,在部分大功率或大冷量使用場(chǎng)景下,能效水平和經(jīng)濟(jì)性不高,制約了應(yīng)用拓展。

近年來,隨著電子器件的快速發(fā)展,高性能微型熱電制冷器件成為半導(dǎo)體熱電制冷技術(shù)的重要發(fā)展方向,要求更高的可靠性、更小的尺寸。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)半導(dǎo)體制冷技術(shù)的研究主要集中在 熱電材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和冷熱端傳熱方式上。

半導(dǎo)體制冷器可用的陶瓷材料有Al2O3(氧化鋁)、BeO(氧化鈹)、AlN(氮化鋁)等。其中,氧化鈹和氮化鋁的熱傳導(dǎo)率較高,但氧化鈹具有毒性,所以很少使用,而氮化鋁的成本相較氧化鋁高,可用于要求較高的產(chǎn)品。因此,氧化鋁在半導(dǎo)體制冷器中應(yīng)用最廣泛。更多陶瓷基板相關(guān)咨詢金瑞欣特種電路。

 

 


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