طريقة التبريد لوحدة IGBT

تنبأ 'قانون مور ' بدقة بالتطور السريع في صناعة أشباه الموصلات ، ولكن مع التطور السريع لتكنولوجيا التغليف الإلكتروني وتكنولوجيا الآلات الدقيقة ، فإن حجم وتكامل الترانزستورات يقتربان أكثر فأكثر من الحد المادي.إن دقة تقنية الطباعة الحجرية الحالية محدودة ، إلى جانب التكرار المتكرر لمشاكل مثل التسرب وتبديد الحرارة ، وقد لا يكون قانون مور قادرًا على قيادة وتيرة تطوير صناعة أشباه الموصلات بدقة في المستقبل.حظيت مشكلة تبديد الحرارة التي أصبحت بارزة بشكل متزايد ولكن لم يتم حلها بالكامل باهتمام واسع في الصناعة.أصبحت الإدارة الحرارية للأجهزة الميكانيكية والإلكترونية عالية التكامل عنق الزجاجة للتطوير المستمر لصناعة الإلكترونيات وحتى المجال الكامل للتصنيع الميكانيكي وهندسة التحكم الإلكتروني.لم تعد قدرة تبديد الحرارة لتقنية تبريد الهواء التقليدية قادرة على تلبية متطلبات تبديد الحرارة للمعدات الإلكترونية عالية التدفق الحراري.في الوقت نفسه ، مع زيادة تنوع أنواع ومجالات تطبيق الأجهزة الإلكترونية ، تصبح ظروف التشغيل أكثر تعقيدًا ، وتصبح بيئة العمل أكثر تعقيدًا ، الأمر الذي يتطلب نظام الإدارة الحرارية المقابل لتحقيق تبديد حراري فعال في ظل ظروف عمل مختلفة.لذلك ، أصبحت كيفية اختيار تقنية تبريد مناسبة وتصميم نظام إدارة حراري مستقر وموثوق ومرن للتكيف مع سيناريوهات العمل المختلفة إحدى المشكلات الرئيسية التي يجب حلها في مجال التبريد بالتدفق الحراري العالي.

IGBT هو نوع جديد من أجهزة الإيقاف الذاتي لأشباه موصلات الطاقة ، والتي تتمتع بمزايا قوة القيادة الصغيرة ، ودائرة القيادة البسيطة ، وفقدان الحالة المستقرة المنخفض ، ومقاومة عالية للمدخلات ، وقدرة تحمل ماس كهربائى قوية وقدرة تحمل الحالية ، و يستخدم على نطاق واسع في محولات التردد ومحركات الجر ومحركات التيار المتردد والأجهزة المنزلية وغيرها من المجالات.إنه ممثل لجيل جديد من المكونات الإلكترونية.يتأثر أداء عمل IGBT بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة.أثناء عملية العمل ، يتم توليد كمية كبيرة من الحرارة بسبب انقطاع الاتصال المتكرر.بمجرد عدم تبديدها في الوقت المناسب ، ستزداد درجة الحرارة الداخلية للوحدة ، مما يؤدي إلى تغييرات في الثوابت الفيزيائية لأشباه الموصلات والمعلمات الداخلية للجهاز.هذا يجعل مؤشرات الأداء مثل انخفاض الجهد في الحالة ، وإيقاف السرعة ، وإيقاف ذروة الجهد ، ووقت الذيل الحالي والخسارة أسوأ ، وفي النهاية يتسبب في فشل وحدة IGBT في العمل بشكل طبيعي ويقلل من عمرها التشغيلي.بالإضافة إلى ذلك ، سيؤدي الاختلاف الكبير في درجة الحرارة داخل الوحدة أيضًا إلى تسبب الإجهاد الحراري في حدوث هروب حراري ، مما يقلل من موثوقية الوحدة.لذلك ، يجب حل مشكلة تبديد الحرارة لوحدة IGBT بشكل عاجل.في حالة عدم قدرة تبريد الهواء على تلبية متطلبات تبديد الحرارة للوحدة ، أحادي الطور لوحات باردة مبردة بالماء أصبحت طريقة التبريد السائدة لنظام تبديد الحرارة لوحدة IGBT الحالية ذات الطاقة الكبيرة.ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم تسريع عملية التصغير والقوة العالية لـ IGBT.نظرًا لزيادة الحمل الحراري للوحدة النمطية ، فإن اللوح البارد المبرد بالماء أحادي الطور غير قادر تدريجياً على تلبية الطلب المتزايد بسرعة لتبديد الحرارة ، ونقل الحرارة بالحمل الحراري القسري للمياه المتداولة داخل طبق بارد لديه مشكلة انتظام درجة حرارة منخفضة حتمية.لهذا السبب ، بدأ العديد من العلماء في التركيز على تدفق الحرارة بالغليان.يتميز نقل حرارة غليان التدفق المتناهي الصغر بمزايا قدرة نقل الحرارة القوية ، ومعامل نقل الحرارة العالي ، وتوحيد درجة الحرارة الجيد ، وشحن سائل العمل الأقل.إنها طريقة مثالية لتبديد الحرارة لتبديد الحرارة IGBT.في السنوات الأخيرة ، مع تقدم تكنولوجيا الآلات الدقيقة وتقليل تكلفة معالجة القنوات الصغيرة ، فإن نقل حرارة غليان التدفق في القنوات الصغيرة له آفاق تطوير كبيرة.

1. تحليل الهيكل والمقاومة الحرارية لوحدة IGBT

معظم المنتجات الموجودة حاليًا في السوق هي منتجات معيارية من IGBT.إنه منتج معياري لأشباه الموصلات يتم تعبئته بواسطة رقائق IGBT و FWD من خلال جسر دائرة معين.تتميز بخصائص توفير الطاقة والتركيب والصيانة المريحة وتبديد الحرارة المستقر.تتكون وحدة IGBT المعبأة بشكل أساسي من شريحة وطبقة دائرة نحاسية وطبقة خزفية عازلة وطبقة نحاسية وركيزة ، كما هو موضح في الشكل 1.

تلعب الأجزاء الثلاثة من طبقة الدائرة النحاسية وطبقة السيراميك العازلة والطبقة النحاسية دورًا أساسيًا في نقل الحرارة والعزل وتخفيف الإجهاد الحراري.يمكن حزم رقائق IGBT المتعددة داخل وحدة IGBT.من خلال توصيل رقائق IGBT المتعددة بالتوازي في الوحدة ، يمكن تحقيق قدرة عالية على المعالجة الحالية ، وذلك لتجنب مشكلة تقليل إنتاج رقائق IGBT مع زيادة المنطقة النشطة.بالمقارنة مع الوحدات أحادية الرقاقة ، فإن الوحدات المعبأة ذات الرقائق المتعددة IGBT بالداخل لها هيكل أكثر تعقيدًا ولها متطلبات أعلى للإدارة الحرارية.وحدة IGBT هي جهاز طاقة ذو قيمة حرارية عالية ويتأثر أداءها بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة.في التشغيل الفعلي ، يجب التحكم في درجة حرارة الوصلة ضمن نطاق معقول لضمان التشغيل الطبيعي.ستؤدي درجة حرارة التشغيل العالية للغاية إلى تغيير الثوابت الفيزيائية لأشباه الموصلات والمعلمات الداخلية للجهاز ، مما يؤدي إلى فشل وحدة IGBT في العمل بشكل طبيعي.في الحالات الشديدة ، فإنه يؤثر حتى على حياته العملية.بشكل عام ، عندما تتجاوز درجة حرارة تقاطع شريحة IGBT 125 درجة مئوية ، سينخفض ​​أداؤها بشكل حاد ، وحتى IGBT سيتضرر.علاوة على ذلك ، فإن الإجهاد الحراري في وحدة IGBT بسبب الاختلاف الكبير في درجة الحرارة بين الرقائق الداخلية قد يتسبب في هروب حراري ويقلل من موثوقية الوحدة.لذلك ، لا تحتاج الإدارة الحرارية لوحدة التغليف فقط إلى ضمان أن درجة حرارة كل شريحة لا تتجاوز القيمة المقدرة ، بل تحتاج أيضًا إلى إيلاء اهتمام خاص لاختلاف درجة حرارة الرقائق في المواضع المختلفة.

كجهاز إيقاف ذاتي لأشباه موصلات الطاقة ، فإن وحدة IGBT لديها فقد طاقة معين في عمل التوصيل وعملية التشغيل / الإيقاف ، والتي تسمى عادةً فقدان الحالة وفقدان التبديل.يعتمد الخسارة في الحالة عادةً على الجهد الفعال والتيار أثناء عملية التوصيل ، بينما يعتمد فقدان التبديل بشكل أساسي على خصائص التبديل وتردد التبديل لجهاز IGBT.يعد وجود الخسارة في الحالة وفقدان التبديل هو العامل الأكثر أهمية الذي يؤدي إلى مشكلة التسخين في وحدة IGBT.في الوقت نفسه ، يتفاعل تغير درجة الحرارة داخل الوحدة بسبب التسخين أيضًا مع فقدان الحالة وفقدان التبديل ، مما يؤثر على أداء عمل الوحدة.يرتبط مسار نقل الحرارة الناتج عن فقدان الطاقة داخل IGBT بتكوين الحزمة ، أي شريحة ← طبقة لحام رقاقة ← طبقة دائرة نحاسية ← طبقة سيراميك ← طبقة نحاسية ← طبقة لحام نظام ← ركيزة ← مشعاع.

2. IGBT Cاولينج Tتقنية

في الوقت الحاضر ، تشمل طرق التبريد IGBT التي تم استخدامها على نطاق واسع في السوق تقنية تبريد الهواء ، وتبريد أنابيب الحرارة ، وتكنولوجيا تبريد المياه المتداولة.يتم تلخيص تقنية تبديد الحرارة المستخدمة بشكل شائع في IGBT ونطاق التدفق الحراري المطبق لتقنية التبريد التي تعد موضوع بحث ساخن في مجال الإدارة الحرارية IGBT ، كما هو موضح في الشكل 2.

تستخدم تقنية تبريد الهواء نقل الحرارة بالحمل الحراري لإزالة الحرارة لتحقيق الغرض من تبديد الحرارة ، والذي يمكن تقسيمه إلى تبريد الهواء بالحمل الطبيعي السلبي وتبريد الهواء بالحمل القسري النشط.يُعزى تبريد الهواء بالحمل الطبيعي بشكل أساسي إلى اختلاف الكثافة الناتج عن اختلاف درجة حرارة الهواء في مواقع مختلفة.الطفو المتولد هو القوة الدافعة التي تدفع الهواء المحيط للتدفق بعيدًا عن الحرارة.المبرد في طريقة التبريد هذه له هيكل بسيط ويسهل صيانته ، وكان يستخدم على نطاق واسع في الأيام الأولى.لكن قدرتها على نقل الحرارة ضعيفة ، لذلك لا يمكن استخدامها إلا لتبريد الأجهزة ذات الطاقة المنخفضة ، وقيمة السعرات الحرارية المنخفضة ، وتدفق الحرارة لا يتجاوز 0.08 واط / سم 2.مع تكامل أجهزة الطاقة IGBT وتطوير الطاقة العالية ، يتزايد الطلب على التبريد يومًا بعد يوم.من أجل تلبية متطلبات تبديد الحرارة وتحسين كفاءة التبادل الحراري ، يتم تثبيت مروحة أو مروحة على جهاز IGBT لتعزيز الحمل الحراري القسري.يمكن تقليل المقاومة الحرارية لتبريد الهواء بالحمل القسري إلى 1/5 إلى 1/15 من تلك الخاصة بتبريد الهواء بالحمل الطبيعي ، كما تزداد قدرة تبديد الحرارة بشكل كبير.ومع ذلك ، نظرًا لإضافة المراوح / المراوح والأجهزة الأخرى ، من الضروري تصميم مجرى الهواء بشكل معقول وإجراء الصيانة الدورية ، مما يقلل من موثوقية النظام وتكامل الأجهزة ، ويصاحب ذلك ضوضاء كبيرة نسبيًا أثناء عملية.

من أجل تحسين كفاءة التبريد لتقنية تبريد الهواء ، عادةً ما يتم تثبيت المبرد على وحدة IGBT لزيادة مساحة التبادل الحراري ، والمبرد المشترك هو المبرد ذو الزعانف.تتأثر كفاءة تبديد الحرارة للرادياتير المبرد بالهواء بهيكل الزعنفة والحجم وتصميم الترتيب وموضع المروحة وسرعتها ودرجة الحرارة المحيطة.بعد الكثير من البحث والتحسين ، فإن المشتت الحراري المبرد بالهواء ، وخاصة المشتت الحراري ذو الزعانف الموازية للألمنيوم ، هو المشتت الحراري الأكثر استخدامًا في تبريد IGBT الحالي نظرًا لتصميمه البسيط وعملية التصنيع الناضجة.ومع ذلك ، نظرًا لمشاكل الحجم الصغير المحدد للهواء والتوصيل الحراري المنخفض ، فإن حتى تبريد الهواء بالحمل الحراري لديه قدرة محدودة على تبديد الحرارة.لا يمكنها التعامل بشكل جيد مع متطلبات تبديد الحرارة لوحدات IGBT المتكاملة الحالية مع كثافة تدفق الحرارة العالية وارتفاع درجة الحرارة اللحظي السريع.بالإضافة إلى ذلك ، فإن مشاكل مثل عدم انتظام درجة الحرارة والضوضاء وموثوقية النظام تحد أيضًا بشكل كبير من التطوير الإضافي لتقنية تبريد الهواء.

من أجل تحسين أداء المشعات المبردة بالهواء ، من الشائع إضافة أنابيب حرارية فوقها.تم تحسين تقنية تبريد الأنابيب الحرارية لتبديد الحرارة IGBT على أساس تبريد الهواء ، ويظهر هيكل مشعاع أنبوب الحرارة النموذجي في الشكل 3.

تتميز الأنابيب الحرارية بمزايا اختلاف درجة حرارة نقل الحرارة المنخفضة ، وصغر حجمها ، ولا تتطلب أي صيانة ميكانيكية.بشكل عام ، لا يتم استخدام أنبوب الحرارة بمفرده كمبرد ، ولكنه عادةً ما يكون مضمنًا في زعانف المبرد بالهواء ، ويستخدم نقل الحرارة الفعال لتغيير الطور لنقل الحرارة بسرعة من ركيزة وحدة IGBT إلى الهواء لتحقيق الغرض من تبديد الحرارة.

بالمقارنة مع تقنية تبريد الهواء بالحمل القسري ، فإن إدخال أنبوب الحرارة يحسن أداء المبرد بشكل كبير.مشعاع الأنبوب الحراري لديه موثوقية عالية ومخاطر منخفضة لتسرب سائل العمل.لذلك ، لديها أساس تطبيق معين في سوق الإدارة الحرارية IGBT الحالي.ومع ذلك ، فإن معظم مشعات الأنابيب الحرارية ، مثل المشعات المبردة بالهواء ، تحتاج إلى التعاون مع مراوح / مراوح خارجية لتحقيق كفاءة أعلى في تبديد الحرارة.تتأثر أيضًا كفاءة العمل لمبرد الأنبوب الحراري بنوع المروحة وسرعة الرياح ودرجة الحرارة المحيطة وما إلى ذلك ، وهناك مشاكل مثل الصيانة الدورية والضوضاء أثناء التشغيل.بالإضافة إلى ذلك ، بعد إضافة هيكل أنبوب الحرارة ، يزداد الحجم الكلي للرادياتير.على سبيل المثال ، عادةً ما يكون المبرد الأسطواني للأنبوب الحراري مع الزعانف مناسبًا فقط لسيناريوهات تبديد الحرارة مع مساحة كبيرة ، مما لا يؤدي إلى تحسين انضغاط وحدات IGBT وتكاملها.

عندما تزداد كثافة الطاقة لوحدة IGBT ويكون تصميم قناة الهواء والموثوقية ومؤشر الضوضاء والظروف الأخرى محدودًا ، يكون من الصعب نسبيًا تنفيذ تقنية تبريد الهواء وتقنية تبريد الأنابيب الحرارية.لا يمكنها تلبية متطلبات تشغيل المعدات وتبديد الحرارة بشكل جيد.نتيجة لذلك ، ظهرت تقنية التبريد بالماء على المسرح.تتمتع المياه بموصلية حرارية جيدة ، وسعة حرارية كبيرة ، وتقريباً لا تلوث.بالمقارنة مع تبديد الحرارة المبرد بالهواء ، فإن استخدام المشعات المبردة بالماء (أو الألواح المبردة بالماء) له كفاءة أعلى في تبديد الحرارة ، وحجم أصغر ، وتخطيط أسهل لنظام تبديد الحرارة.إنه أكثر ملاءمة لنظام التبريد لوحدات IGBT ذات الطاقة الأكبر.لذلك ، أصبح تبريد المياه المتداولة طريقة التبريد السائدة لنظام التبريد لوحدات IGBT ذات الطاقة الأكبر.يمكن تقسيم مشعاع التبريد بالماء المتداول إلى النوعين التاليين وفقًا لشكل التعبئة بين المبرد ووحدة IGBT.الأول هو المشتت الحراري المنفصل الذي تم تشكيله من خلال الجمع بين وحدة IGBT ولوحة تبريد الماء كمكونين مستقلين.استخدم دوران الماء في الصفيحة الباردة للتخلص من حرارة وحدة IGBT.المبرد المبرد بالماء IGBT المنفصل سهل التركيب ، ولكنه يسبب أيضًا مقاومة حرارية للتلامس على سطح التلامس بين وحدة IGBT واللوحة الباردة.علاوة على ذلك ، كلما زاد توليد الحرارة IGBT ، زاد تأثير مقاومة التلامس الحراري على أداء المشتت الحراري.لذلك ، في التطبيقات العملية ، من الضروري تطبيق شحم سيليكون موصل حراري على سطح التلامس لتقليل مقاومة التلامس الحراري.والآخر هو تغليف IGBT مباشرة على الركيزة ذات الزعانف المبردة بالماء.يزيل المشتت الحراري هذا المقاومة الحرارية الملامسة بين الركيزة واللوحة الباردة ، ولديه أداء أعلى في تبديد الحرارة.أظهرت الدراسات أن المقاومة الحرارية لهذا الشكل المتكامل للوحدة والمشتت الحراري أقل بنسبة 33٪ من تلك الموجودة في المشتت الحراري المنفصل.ومع ذلك ، فإن هذا النوع من المبرد يسبب إزعاجًا للتفكيك والتجميع ، ويزيد أيضًا من خطر ملامسة سائل التبريد للرقائق الداخلية ولوحات الدوائر ، وبالتالي فإن متطلبات العزل الكهربائي لمياه التبريد أكثر صرامة.في الوقت الحالي ، يعد تطبيق تقنية التبريد بالمياه المتداولة في IGBT ناضجًا نسبيًا ، وقد أجرى العلماء الكثير من الأبحاث حول نظام تبريد المياه وتحسين التصميم الهيكلي.

على الرغم من أن تقنية التبريد بالمياه المتداولة لها العديد من المزايا ، إلا أنه لا يمكن تجاهل مشكلة توحيد درجات الحرارة المنخفضة.خاصة بالنسبة لشريحة IGBT ، ستزداد كفاءة تحويل الطاقة مع انخفاض درجة حرارة الوصلة لشريحة IGBT.سيؤدي التوحيد السيئ لدرجة الحرارة إلى درجات حرارة تقاطع مختلفة بين رقائق IGBT في مواضع مختلفة ، مما يجعل كل شريحة IGBT لها كفاءات تحويل طاقة مختلفة ، مما ينتج عنه مخرجات طاقة مختلفة.هذا ضار جدًا بتشغيل وموثوقية الوحدة ، بل إنه يتسبب في حدوث هروب حراري وإتلاف الجهاز في الحالات الشديدة.في مواجهة زيادة الحمل الحراري ، يتأثر أداء التبريد أحادي الطور لمياه اللوح البارد التقليدية المتداولة بشكل خطير بالموضع النسبي للمدخل والمخرج.سيتم تقليل أداء التبريد بشكل كبير بالقرب من المخرج ، وسيكون عدم انتظام درجة الحرارة أكثر وضوحًا.

من أجل التخفيف من هذه المشكلة ، عادة ما يتبنى التبريد أحادي الطور للمياه المتداولة طريقة زيادة عمل المضخة.زيادة التدفق الكتلي للمياه في نظام التبريد ، لكن هذه الطريقة تزيد من استهلاك الطاقة والتأثير ليس مثالياً.لذلك ، من الضروري تطوير تقنية تبريد جديدة ذات أداء ممتاز في تبديد الحرارة وتوحيد درجة حرارة جيد.

تقنية التبريد بالرش هي تقنية تبريد سائل جديدة فعالة للغاية.إنها تستخدم فوهة لتفتيت سائل التبريد إلى مجموعة من القطرات الدقيقة ثم تضرب بعنف سطح مصدر الحرارة لتشكيل طبقة رقيقة من سائل التبريد على السطح.مع تدفق الفيلم السائل والتبخر والتكوين والنمو وفصل الفقاعات في الفيلم السائل ، يتحقق تأثير تبديد الحرارة السريع.يتميز التبريد بالرش بقدرة نقل حرارة قوية ، وتوحيد درجة حرارة جيد لسطح نقل الحرارة ، وقلة الطلب على سائل العمل ، وهي طريقة تبريد فعالة عالية التدفق الحراري.منذ أن تم اقتراح مفهوم التبريد بالرش في الثمانينيات ، أجرى العلماء المحليون والأجانب الكثير من الأعمال البحثية حول النظرية والتجربة.

أظهر عدد كبير من الدراسات أن تقنية التبريد بالرش لها كفاءة عالية في تبديد الحرارة ولديها إمكانية تطوير جيدة في مجال تبديد الحرارة بالتدفق الحراري العالي.ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد عملية التبريد بالرش وتفاعل العديد من العوامل المؤثرة ، من الصعب حل النموذج الرياضي ، مما يجلب صعوبات كبيرة لكل من التحليل النظري والبحث التجريبي.في الوقت الحاضر ، يعتمد البحث حول التبريد بالرش بشكل أساسي على مزيج من البحث النموذجي والمحاكاة العددية والبحث التجريبي.حتى الآن ، لم يتم الحصول على استنتاجات واضحة حول آلية نقل الحرارة والعوامل المؤثرة في التبريد بالرش.بالإضافة إلى ذلك ، فإن تصميم جهاز التبريد بالرش صعب ، بما في ذلك هيكل الفوهة ، والمسافة بين الفوهة والسطح ، وزاوية الميل ، ومعدل تدفق الرش.مطلوب عدد كبير من دعم المعلمات ، مما يجلب تحديات كبيرة لتصميم وتعزيز المشتتات الحرارية ، والذي بدوره يحد من توسعها وتطبيقها في سوق الإدارة الحرارية.

التبريد بالاصطدام النفاث هو طريقة تبريد يؤثر فيها المبرد بشكل مباشر على سطح مصدر الحرارة بسرعة عالية تحت اختلاف ضغط الفوهة لتحقيق تبادل حراري فعال.ينقسم مجال تدفق الاصطدام النفاث النموذجي إلى ثلاث مناطق: منطقة نفاثة حرة ومنطقة نقطة ركود ومنطقة نفاثة جدارية.من بينها ، منطقة نقطة الركود هي منطقة العمل الرئيسية للتبريد النفاث ، وسيشكل المائع سرعة رفيعة للغاية وطبقة حد درجة حرارة في منطقة نقطة الركود.إن تدرج درجة الحرارة وتدرج السرعة المحورية وتدرج الضغط في الطبقة الحدودية كبيرة جدًا ، بحيث تتغير المعلمات بشكل كبير ، مما يؤدي إلى ارتفاع معاملات نقل الحرارة المحلية.

نظرًا لتعقيد بنية مجال تدفق التبريد النفاث ، فمن المستحيل عادةً الحصول على استنتاجات كمية دقيقة حول خصائص التدفق ونقل الحرارة فقط من خلال التحليل النظري.في الوقت الحاضر ، يتم استخدام مزيج من اشتقاق الصيغة والمحاكاة العددية والبحث التجريبي بشكل عام للحصول على استنتاجات كمية دقيقة نسبيًا.

نظرًا للنطاق المحدود من تأثير النفاث ذي الفتحة الواحدة ، فمن السهل إحداث اتساق منخفض لدرجة الحرارة على سطح مصدر الحرارة ، وهو أمر غير مواتٍ للغاية لمصادر الحرارة ذات المساحة الكبيرة.لحل هذه المشكلة ، عادةً ما يتم استخدام المصفوفات النفاثة ذات الفتحات المتعددة.الشكل 4 عبارة عن جهاز مصفوفة تدفق عكسي موزع ، والذي يمكن أن يحسن بشكل كبير توحيد درجة حرارة المعدات.

تظهر نتائج الأبحاث الحالية أن قدرة تبديد الحرارة لتبريد مجموعة الطائرات النفاثة ممتازة.خاصة في تقليل النقاط الساخنة المحلية وزيادة توحيد درجة الحرارة الكلية لمعدات المساحة الكبيرة.ولكنه مشابه للتبريد بالرش ، وآلية نقل الحرارة وخصائص مجال التدفق معقدة للغاية ، والتصميم صعب.بالإضافة إلى ذلك ، عندما يعمل جهاز تبريد الاصطدام النفاث لفترة طويلة ، من المحتمل أن تكون قوة تأثير السائل عالي السرعة مدمرة لسطح وحدة IGBT ، مما يقيد التطبيق الواسع النطاق لتقنية التبريد بالاصطدام النفاث في صناعة تبريد الأجهزة الإلكترونية.

3. لخص

مع زيادة الحمل الحراري لوحدات IGBT في السنوات الأخيرة ، فإن طريقة تبريد الهواء غير قادرة تدريجيًا على تلبية الطلب المتزايد بسرعة على تبديد الحرارة.بالرغم من تبريد أنبوب الحرارة لقد حسنت التكنولوجيا وتكنولوجيا التبريد بالمياه المتداولة من قدرة تبديد الحرارة ، وليس لديهم مزايا واضحة في مجال التدفق الحراري العالي في المستقبل.IGBTs في حاجة ماسة لتقنيات الإدارة الحرارية المتقدمة.على الرغم من أن تقنية التبريد بالرش وتقنية التبريد بالاصطدام النفاث يمكن أن تحقق قدرة عالية على تبديد الحرارة.ومع ذلك ، فإن آلية نقل الحرارة الخاصة بهم معقدة ، ولم يتم بعد الحصول على نظرية نقل الحرارة الموحدة نسبيًا وقانون نقل الحرارة.بالإضافة إلى ذلك ، فإن تصميم الفوهة صعب ، مما يجعل من غير المحتمل أن يتم تسويقها في فترة زمنية قصيرة.في المقابل ، تتميز تقنية التبريد الدقيقة بمزايا الهيكل المضغوط ، والقدرة القوية على نقل الحرارة ، ومعامل نقل الحرارة العالي ، وشحن سائل العمل الأقل ، وتوحيد درجة الحرارة الجيد.مقارنةً بالتبريد النفاث ومشعات التبريد بالرش ، فإن مشعات القناة الدقيقة أسهل في تحقيق المزيد من الترويج والتطبيق ، ولديها آفاق تطوير كبيرة في مجال الإدارة الحرارية للأجهزة الإلكترونية.