【正文】 因為他們只看到表面，卻沒看到鳥類為了飛行所達成的演進，及其中流體的流動，利用上升氣流的幫助等力學原理。但是一使用抽出氣體的方式來散熱，氣體的流動性會變得相當重要，因為抽出氣體會使得鰭片周圍變成負壓區(qū)，但是負壓區(qū)很小，造成能流體有在流動的區(qū)域也相對的變小，假如沒有控制好流體的流動，會導致底部的高溫區(qū)域得不到氣 體的流動，這樣是得不償失的。再來，考慮材質，因為這對於鰭片的效率有著相當高程度的影響，這也是為什麼在高發(fā)熱晶片的世界裡，鋁製鰭片越來越難存活的原因。因為熱邊界層的成長，會導致熱傳效果的降低，如果將最低溫的流體流進最低溫的鰭片上，這樣就會導致流體流到在最高溫鰭片底部，因為熱邊界層的影響而阻隔了較低溫流體跟高溫鰭片的熱交換，進而降低了熱傳的效果。這也就是說使用銅做成的鰭片會比同造型的鋁鰭片有著更好的效率，面積越大的鰭片也會有較好的鰭片效率。因為這跟成本有很大的關聯(lián)。什麼是邊界層分離現(xiàn)象 ? 筆者想大家都有看過在河流裡面的樹枝，當水流流速 達到一定程度時，樹枝的後半表面會開始形成一個渦流的現(xiàn)象 [不是背後，是表面 ]，而這個現(xiàn)象就是邊界層分離。這就是作用面積的影響。 這就是影響熱傳最主要的因素。這也就是說可以不用考 慮這樣的影響。但是這有幾個問題，是否一定只有高風速才會對熱傳有絕對性的影響 ? 是否只有高頻噪音才會帶來高風量 ? 風量是不是可以毫無限制的提高 ? 的確，風速對於熱傳的影響可以說接近絕對：在一定的速度之下。但是使用銅柱時，對於氣流的處理必須更加注意，不然軸流風機的氣流一出來馬上就被銅柱給擋回去，形成迴流造成能量的損耗。然而熱傳的一個重要因素就是溫度梯度，如此一來雖然中心有著較高的熱傳效果，但是鰭片四周卻比中心的熱傳效果差，導致整體熱傳效果的減低。不過，筆者建議不要太過火了，因為這項工作只達成了熱傳導，卻達不成熱逸散。那壓力越大不就越好 ? 假如晶片可以承受，那就很完美，但是這世界卻不是這樣完美的。 講到這邊筆者想就會有很多人可以舉一反三，了解扣具的用意在哪了。為什麼 ? 因為鐵塊的熱傳導係數(shù)雖然也頗高，但是在鐵塊內部還是會有溫度梯度的存在。 散 熱器底座厚薄 ? 熱阻的概念： 散熱器底座對於熱傳是否有影響 ? 有很多人會人為沒有。而長條型鰭片跟圓柱型鰭片的差距，就是流體的流動。 抱持吸熱快散熱慢理論的硬體測試文章作者，多是觀察了幾個散熱器的溫度升降狀態(tài)就做出某某材料會吸熱快散熱慢的推論，殊不知吸熱快散熱慢最多只能用來描述某散熱片在某特定時間下的狀態(tài)， 但是將吸熱快散熱慢當成是某種材料的特性，那就犯了常見以特例論證通則的邏輯謬誤。 比熱及熱傳導係數(shù)： 比熱跟熱傳導係數(shù)這是兩種不同的量值，但是很多人卻將他們給搞混了。一般而言，熱輻射出去的能量太小，所以可以忽略不計。風扇不斷向散熱片吹入冷空氣，流出熱 空氣，完成熱的散熱過程。我想這些應該充分說明了基本的概念了吧？ [風冷散熱器 ] 對于現(xiàn)在的電腦產品而言，無論是預算上看，還是從實際散熱效果上看，風冷散熱是最好的方式。 I 代表兩的物體間的距離，而 A則代表表面積。 1． 液體沸騰的過程 根據(jù)傳熱溫度的變化，液體沸騰傳 熱過程要經歷如下四個階段： ① 自然對流階段 ② 泡核沸騰階段 ③ 膜狀沸騰階段 ④ 穩(wěn)定膜狀沸騰。在沸騰和冷凝時必然伴隨著流體的流動，故沸騰和冷凝 傳熱同樣發(fā)生對流傳熱。計算特征數(shù)式中含幾何尺寸的特征數(shù)時，也是其指定的固定邊界的某一尺寸，稱為定 性尺寸。計算特征數(shù)式中各特征數(shù)時，其所含的物性的數(shù)值應根據(jù)訪式所指定的溫度來確定。 （三）各特征數(shù)的物理意義 通過推導得到的特征數(shù)方程式含有四個量綱為一的數(shù)群。 5． 傳熱面的形狀大小及位置 管板管束 等不同形狀的傳熱面，管徑管長或板的高度，管子排列方式，水平或垂直旋轉等都影響 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 3． 流體流動的原因 自然對流是由于流體內部存在溫度差，因而各部分流體的密度不同，引起流體質點的相對位移。 一對流傳熱的準數(shù)方程 （一）影響對流傳熱的因素 實驗表明，影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的因素有以下幾個方面： 1． 流體的種類和相變化的情況 液體氣體和蒸汽都有不同的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 熱阻中，重要的是兩側傳熱熱 阻，必須細心地考慮其強化措施。另外，在一定的條件下，采用逆流方法代替順流，也可提 高平均溫差。強化傳熱有如下幾種途徑： 1． 加大傳熱面積 加大傳熱面積可以增加傳熱量，但設備增大，投資和維修費用也隨之增加。 在實際換熱器中，往往還伴有更復雜的情況。 ２．完成同一傳熱任務。這幾 種情況下溫度沿傳熱面的變化如圖５－９所示。 （二）總傳熱系數(shù) （三）污垢熱阻 三、平均溫度差 一般情況下，冷，熱流體在穩(wěn)定換熱的設備內分別在間壁兩側沿傳熱面進行吸熱或放熱流體的溫 度沿傳熱面逐漸變化。 傳熱計算主要有兩方面內容：一類是設計計算，即根據(jù)生產要求的熱負荷確定換熱器的傳熱面積 ；另一類是校核計算，即計算給定換熱器的傳熱量，流體的流量或溫度等。傳熱可依靠其中一種方式或幾種方式同時進行，凈的熱流方向總是由高溫處向低溫處流動 第三節(jié) 傳熱計算 間壁式傳熱是食品工業(yè)中應用最廣泛的傳熱方式。介紹的范圍以穩(wěn)定傳熱為限。 則單位傳熱面積的傳熱 速率正比于推動力，反比于熱阻。實踐證明，傳熱速率的數(shù)值與熱流體和冷流體之間的溫度差△tm 及傳熱面積 S 成正比，即： Q=KS△tm (31) S=nπd L (32) 式 中： Q── 傳熱速率， W； S── 傳熱面積， m2； △tm── 溫度差， 0C； K── 傳熱系數(shù)，它表明了傳熱設備性能的好壞，受換熱器的結構性能、流體流動情況、流體的物牲等因素的影響， W/m2 （ 1） 熱量衡算式 根據(jù)能量守恒的概念，若忽略操作過程中的熱量損失，則熱流體放出的熱量等于冷流體取得的熱量。 可以相信，這里提出的模型可以用於對器件的熱性能進行全面的分析，從而改進它的長期可靠性。這個電 路包含電氣特性和熱特性之間的動態(tài)關系。這些模擬仿真的結果是用新的 SuperMESHTM STP14NK50ZFP 高電壓 MOSFET 測量得到的， MOSFET 是裝在絕緣的外殼中。芯片溫度增高的平均值 ?Tjc(t)決定於 Pave(t)，再乘上 Zth(t)。因此，平均功率損耗 Pave(tk) 是變化的，它代表從模擬仿真開始到時刻 tk 這段時間的功率損耗的平均值。 4. 計算 Tj(t) 當大功率 MOSFET 工作在重復脈沖或者單脈沖的情況下，知道了平均功率損耗，然後將功率損耗乘以熱阻 Zth(t)，就可以得到模型的溫度。為了評價溫度對漏極電流的影響（由 M1 我們只能夠確定在溫度 “Temp” 例如在 27 176。 可以看到，由 SPICE內的 MOSFET 模型，并不能以溫度結點的形式直接得到溫度。作這個假定是合情合理的，因為瞬態(tài)過程的延續(xù)時間比散熱時間常數(shù)短。對於一只 半導體器件，散發(fā)出去的功率可以用下式表示： Pd=?T/Rth () 以及 Rth = ?T/ Pd () 其中 ?T 是從半導體結至外殼的溫度增量， Pd 是功率損耗，而 Rth 是穩(wěn)態(tài)熱阻。然而，為了確保長期可靠性，運用復雜的限流技術可以更進一步地把最高結溫（或者最大功率損耗）維持在一個預定的數(shù)值以下。由於決定功率損耗的參數(shù)參差不齊，與生產制造有關，受生產制造的影響很大，因而散熱器的設計往往由於無法預先知道功率損耗而無法進行。本文提出的模型中所需要的熱阻可以從制造商提供的產品使用說明書得到。 散熱 3 包含熱模型的新型 MOSFET PSPICE 模型 作者： Filippo Di Giovanni, Gaetano Bazzano, Antonio Grimaldi 意法半導體公司 Stradale Primosole, 50 95121 Catania, ITALY 電話： +390957406447。不同的散熱器在自然的條件下有不同的對環(huán)境的熱阻，主要影響散熱器熱阻的因素是散熱器的表面積。C/W 。在一定外殼散熱條件下，電源模塊存在一定的溫升 (即殼溫與環(huán)境溫度的差異 )。 國產散熱器廠家其實就是把鋁型材做出來，然后把表面弄黑。再查 7805 的熱阻， TO220 封裝的熱阻 θJA=54℃/W ， TO3封裝（也就是大家說的“ 鐵殼 ” ）的熱阻 θJA=39℃/W ，均高于要求值，都不能使 用（雖然達不到熱保護點，但是超指標使用還是不對的）。如下例： 風速（英尺 /秒） 熱阻（ ℃ /W） 0 100 200 300 400 散熱 2 我用 7805 7810 如何計算散熱片尺寸？ 以 7805 為例說明問題。 實際散熱器與芯片之間的熱阻很小，取 01℃ /W作為近似。熱阻的 單位為 ℃ /W。散熱器通過和芯片表面的緊密接觸使芯片的熱量傳導到散熱器，散熱器通常是一塊帶有很多葉片的熱的良導體，它的充分擴展的表面使熱的輻射大大增加，同時流通的空氣也能帶走更大的熱能。當自然條件的散熱已經不能使芯片的溫升控制在要求的指標之下時，就需要使用適當?shù)纳岽胧﹣砑涌煨酒砻鏌岬尼尫?，使芯片工作在正常溫度范圍之內。s Constant ),既然跟頻率有關 ,那好 ,頻率的大小依次是 Gamma 射線 ,X 射線 ,紫外線 ,可見光 ,紅外線 ,微波 ? 而熱輻射能量就介于紫外線與 紅外線之間 ,所以還算排行老三呢 ,但光是如此就讓你在 7 月中午的 太陽下站不住五分鐘了吧 !其實您還得感謝地球上有大氣層 ,空氣和水分子 ,這些介質幫我們吸收掉了不少能量呢 ! 好 ,咱們再回到主題 ,既然不需要介質 ,那就得靠物體與物體表面的熱吸收性與放射性來決定熱交換量的多寡 .我們統(tǒng)稱為物體表面的熱輻射系數(shù)(Emissivity),其值介于 0~1 之間 ,是屬于物體的表面特性 ,有一點兒像熱傳導系數(shù) (Conductivity) 都屬于材料特性 .(其實吸收性 (率 )與放射性 (率 )是一樣的 ,我稍后解釋 .嚴格來說 ,物體表面的熱輻 射特性有三種 ,分別是吸收率 ,反射率和穿透率 .這三者加起來的值和為 1,像是玻璃 ,它的能量穿透性很強 ,所以相對的吸收性與反射性便較弱 ).讓我們看一下它的公式吧 Q =e˙s˙F˙Δ(T4) Q 為物體表面熱幅熱的熱交換量 .我在這兒強調是熱交換量而不是帶走的熱量 .因為公式本身牽涉到兩個表面在進行輻射熱交換 ,當假設其中一個表面不存在時 ,則存在的表面便假設是與某一有限遠的固定大氣溫度進行熱交換 . e 物體表面的熱輻射系數(shù) (Emissivity),其值介于 0~1 之間 ,是屬于物體的表面材料特性 ,這一部分當物質為金屬且表面 拋光如鏡時 ,熱輻射系數(shù)只有約 ~ 而已 ,而當金屬表面一但作處理后 (如表面陽極處理成各種顏色亦或噴漆 ,則熱輻射系數(shù)值立刻提升至 以上 ,如下圖所示當散熱片表面處理成綠色后 ,熱輻射系數(shù)值立刻由 提升至 . 處理前 處理后 而塑料或非金屬類的熱輻射系數(shù)值大部份超過 以上 ,s是波次曼常數(shù)*108 ,只是一個常數(shù) . F是里面最玄的一個 ,洋文叫做 Exchange View Factor,中文應該說成是輻射熱交換的視角關系 ,它其實是一個函數(shù) ,一個跟兩個表面所呈角度 ,面積 ,及熱輻射系數(shù)有關的函數(shù) .非常復雜 ,筆者在此不敢再寫下去 ,以免各位看官承受不住 . Δ (T4)最后這個算是最好說的 ,但也最