微電子器件不斷向高集成、微型化方向的發(fā)展以及芯片運(yùn)行速度與功耗的不斷提高,導(dǎo)致電子器件產(chǎn)生極高的熱流密度,尤其是容易產(chǎn)生熱點(diǎn)問(wèn)題,而溫度過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響電子元器件的可靠性與穩(wěn)定性,隨之而來(lái)的熱管理問(wèn)題已成為制約微電子器件發(fā)展及其應(yīng)用的瓶頸之一。微型熱電制冷器不僅尺寸可小至微納級(jí)別、便于封裝集成、可靠性高、可提供精確的溫度控制,而且冷卻熱流密度高達(dá)1250 W/cm~2,在小型化、高集成且高性能的電子器件熱管理,尤其是局部冷卻方面有著非常大的應(yīng)用潛力。但是,由于界面效應(yīng)、尺度效應(yīng)等微觀因素的影響,微型熱電制冷器的有效熱物性及實(shí)際制冷性能往往低于理論效果,且目前對(duì)微型熱電制冷器的有效熱物性的理論研究仍不完善,而這恰是詮釋微型熱電制冷器的熱-電輸運(yùn)與轉(zhuǎn)換機(jī)制,對(duì)微型熱電制冷器的性能進(jìn)行分析、優(yōu)化的關(guān)鍵且亟待解決的問(wèn)題。因此,本論文旨在探索微型熱電制冷器的有效熱物性及制冷性能,并詮釋其性能的影響因素。首先,基于玻爾茲曼輸運(yùn)方程建立了表征微型熱電制冷器的有效熱物性參數(shù)及性能與尺度、界面效應(yīng)之間聯(lián)系的數(shù)值模型,通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了模型的合理性與有效性,然后分析了有效熱物性參數(shù)的尺度特性;另外,進(jìn)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：139 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題
    1.4 論文的研究?jī)?nèi)容
2 微型熱電制冷器的能量轉(zhuǎn)換與輸運(yùn)理論
    2.1 熱電制冷的工作原理
    2.2 熱電制冷器的基本能量方程
    2.3 微型熱電制冷器的熱電輸運(yùn)特性分析
    2.4 微型熱電制冷器載流子的玻爾茲曼輸運(yùn)方程
    2.5 本章小結(jié)
3 尺度及界面效應(yīng)對(duì)熱物性與制冷性能的影響
    3.1 微型熱電制冷器的數(shù)值建模
    3.2 尺度及界面效應(yīng)對(duì)熱物性的影響
    3.3 微型熱電制冷器的溫度分布
    3.4 尺度及界面效應(yīng)對(duì)制冷性能的影響
    3.5 本章小結(jié)
4 湯姆遜效應(yīng)對(duì)微型熱電制冷器性能的影響
    4.1 理論模型
    4.2 溫度依賴性的熱物性及模型驗(yàn)證
    4.3 熱特性及制冷性能分析
    4.4 本章小結(jié)
5 微型熱電制冷器冷卻大功率LED的性能研究與優(yōu)化
    5.1 LED及微型熱電制冷器的理論模型
    5.2 冷卻性能及優(yōu)化
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的期刊論文
附錄2 攻讀博士學(xué)位期間授權(quán)的專利
附錄3 攻讀博士學(xué)位參編的著作
附錄4 攻讀博士學(xué)位期間參加的學(xué)術(shù)會(huì)議
附錄5 攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目



本文編號(hào)：3663113