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大功率元件的散热大功率晶体管是指功率大于 lw 的晶体管,此时,完全靠管壳及引线不能把热量迅速散走, 需要加专门的散热装置——散热器。对集成电路而言, 当热流密度大于 o. 6w / cm2 时,也需要用散热器,本节以晶体管为讨论对象,其方法和结构适用于集成电路。图5— 22(a) 是带散热器的晶体管模型。管壳往往就是晶体管的集电极,管壳安装在散热器上,为了使管壳与散热器电绝缘,以及提高晶体管与散热器的接触质量,常常在管壳与散热器之间垫一层对电绝缘,但导热性能好的电绝缘片。图 5— 22(b) 是散热途径方框图,图中丁 s 为环境温度。晶体管的耗散功率 Pc 使集电结产生结温 76 ,集电结的热量向管完传递,受到阻力为入,称为内热阻,管壳的温度为 7c ,管壳分两路将热流散到环境尸路是直接向周围的环境传热,热阻为只 I ,称为外热阻,该热阻通常很大,因管壳的面积小, 亿宾微电子其向环境的辐射和对流传热很困难; 另一路是管壳的底部通过绝缘片传到散热器,散热器再向周围的环境传热。散热器的温度为 7f ,从管壳到散热器之间的热阻即为只 2b ,它由绝缘片的传导热阻和绝缘片上下两面的两个接触热阻组成。自散热器向环境的传热热阻为 R4 ,是散热器本身具有的热阻。因散热器的选材和形状、面积、表面状态上都做了合理的设计,所以散热热阻较小,往往六远小于只 TP ,即通过:管壳一垫片一散热器‘环境。这一路的散热比“管壳* 环境”这一路的散热效率要高很多。这里的关键是要选择合适的散热器。图 5— 23 为目前计算机中常用的散热器。 其他形式的散热方式 1 .强迫空气冷却(1) 单个电子元器件的强迫空气冷却在整机及机柜中只有单个元件需要冷却时,例如雷达发射机中的大功率磁控管、行波管、调制管、阻尼二极管等需要集中风冷。为了提高冷却效率, 可设计一个专用风道, 把发热器件装入风道内冷却。(2) 整机抽风冷却抽风冷却主要适用于热量比较分散的整机或机箱。热量经专门的风道或直接排到产品周围的大气中。 ATMEL 代理商抽风的特点是风量大、风压小,各部分风量比较均匀。因此,整机的抽风冷却常用在机柜中各单元热量分布比较均匀,各元件所需冷却表面的风阻较小的情况。 2 .电子产品的液体冷却由于液体的导热系数及比热均比空气大,因而可以大大减小各有关换热环节的热阻, 提高冷却效率。因此,液体冷却是一种比较好的冷却方法。其缺点是系统比较复杂,体积和重量比较大,产品费用高,维修也比较困难。(1) 直接液体冷却所谓直接液体冷却, 就是将冷却液体与发热的电子元器件直接接触进行热交换。热源将热量传给冷却液体,再由冷却液体将热量传递出去。在这种情况下,冷却液体的对流和蒸发是热源散热的主要方式。图 5— 24 为国产某型号的水冷系统。①无搅动的直接液体冷却电子元器件装在一个密封的机壳里,里面充满冷却液体。这种装置的传热途径是:发热元器件的热量通过液体的自然对流及导热传给液体,液体将吸收到的热量传给机壳,最后由机壳将热量散发到周围空气中去。它与风冷相比较, 主要是降低了从元器件到周围介质的对流热阻,大约可降低一个数量级。设计这种产品时要注意下面问题: .所选用的冷却液,其电气性能应能满足机内元器件之间的电气绝缘要求,其教度尽量低,以利于液体的自然对流; .机壳要解决密封问题,灌注冷却液体后,机壳内部耍