【摘要】：芯片強(qiáng)化冷卻是面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題,熱電制冷是冷卻芯片的有效方式之一。有必要建立統(tǒng)一有效的熱電制冷器模型,并對(duì)其制冷模式下的制冷特性進(jìn)行統(tǒng)一分析。但是現(xiàn)有的理想模型都是基于一個(gè)理想狀態(tài)的單級(jí)器件結(jié)構(gòu),忽略了接觸電阻和接觸熱阻的影響,不能對(duì)器件的特性給出較好的描述。本文首先以熱電制冷基本理論和熱量傳遞理論為基礎(chǔ),利用熱阻網(wǎng)絡(luò)法對(duì)熱電制冷器內(nèi)熱量的傳遞特性及機(jī)理進(jìn)行較為系統(tǒng)地理論分析和數(shù)值模擬,建立了熱電制冷的界面接觸效應(yīng)模型,為高性能熱電制冷器的研制和開發(fā)提供參考依據(jù)。結(jié)果表明,在制作熱電制冷器時(shí),以單位面積制冷量更大為目標(biāo)時(shí),熱電制冷器的熱電臂應(yīng)該越短;以制冷效率更大為目標(biāo)時(shí),熱電制冷器的熱電臂應(yīng)該越長(zhǎng),因此在制造熱電制冷器時(shí),需根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的熱電臂長(zhǎng)度。當(dāng)冷端溫度不固定,隨著冷熱端溫差減小,各尺寸熱電制冷器單位面積制冷量會(huì)不斷增大;當(dāng)冷端溫度固定時(shí),隨著熱電臂尺寸變短,單位面積制冷量會(huì)增大。其次對(duì)薄膜型熱電制冷器冷卻芯片的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。對(duì)薄膜型熱電制冷器的制冷性能隨電流的變化進(jìn)行了分析,分析了接觸電阻、接觸熱阻對(duì)薄膜型熱電制冷器的制冷溫度的影響。結(jié)果顯示,從接觸電阻和接觸熱阻的對(duì)比分析來(lái)看,接觸熱阻對(duì)薄膜型熱電制冷器性能的影響比接觸電阻大很多。結(jié)果發(fā)現(xiàn)界面接觸效應(yīng)的存在使熱電制冷器對(duì)芯片熱點(diǎn)的最大平均冷卻效果減弱了5.6K。且在有效工作電流范圍內(nèi),接觸熱阻比接觸電阻對(duì)熱電薄膜制冷器冷卻性能的影響更大。
【圖文】：

圖 1-1 塞貝克效應(yīng)示意圖帕爾貼效應(yīng)是塞貝克效應(yīng)的逆反應(yīng)，它是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的一種熱電效應(yīng)1-2 所示，，當(dāng)電流通過(guò)兩個(gè)不同的導(dǎo)體 A 和 B 形成的通路時(shí)，在導(dǎo)體接頭處吸熱或放熱現(xiàn)象，此時(shí)在接頭處吸收和放出的熱量被稱之為帕爾貼熱。帕爾小與通過(guò)回路的電流 I 成正比，二者關(guān)系式如下：T=ABQ I(1-2，πAB被稱之為帕爾貼系數(shù)，單位為 V。

圖 1-1 塞貝克效應(yīng)示意圖貝克效應(yīng)的逆反應(yīng)，它是將電能轉(zhuǎn)換為熱能通過(guò)兩個(gè)不同的導(dǎo)體 A 和 B 形成的通路時(shí)，此時(shí)在接頭處吸收和放出的熱量被稱之為電流 I 成正比，二者關(guān)系式如下：T=ABQ I帕爾貼系數(shù)，單位為 V。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB657

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2599125