网络出版时间：2014-03-03 10:05
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基于相变材料的电子元件的散热性能实验研究
赖艳华, 吴涛，魏露露，董震，吕明新
（山东大学能源与动力工程学院，山东济南 250061）
摘要：本文对比研究了具有无石蜡、纯石蜡以及石墨/石蜡复合材料三种不同填充状态的散热器在电
子元件热管理中的性能，通过实验测量了功率变化时电子元件基板表面温度及散热器表面温度场的变
化情况。研究结果表明添加石蜡、石墨/石蜡复合材料能缩短电子器件启动后温度场稳定的时间，温度
变化速率有所下降；当功率突然增大时，填充石蜡、石墨/石蜡复合材料的散热器与芯片结合处温度升
高值较小、变化较为平缓，可有效抑制了热冲击对电子元件的影响。在散热过程，填充了石蜡、石墨/
石蜡的散热器表面温度变化更为平滑，有利于延长散热器的使用寿命。
关键词：散热器；电子元件；相变材料；热冲击；使用寿命
中图分类号：TQ21.3
Experimental Study on thermal performance of electronic
components based on phase change materials
LAI Yanhua, WU Tao, WEI lulu, DONG Zhen, LYU Mingxin
(School of Energy and Power Engineering Shandong University, Shandong Jinan 250061) Abstract:A comparison was made among the thermal manage performance of electronic
components based on radiator with three different kinds of material filling state, without
paraffin, pure paraffin, composite of graphite with paraffin. The surface temperature of
electronic component substrate and radiator during input power changes were tested by
experiment. The results indicated that paraffin and composite of graphite with paraffin can
shorten the time for electronic components reaching steady state. Temperature change rates
declined. While the power increased abruptly, temperature between radiators and chips rose
smaller and smoother when filled with paraffin and composite of graphite with paraffin,
resulting in effectively restrain the adverse effects of heat shock on electronic components. In
cooling process, the surface temperature of radiator filled with paraffin, composite of graphite
with paraffin changed smoother, which was beneficial to extending the service life of radiator.
Key words: radiator; electronic component; phase change material; heat shock; service life
引言
随着电子芯片技术的快速发展，大规模和超大规模集成电子电路在各个领域得到广泛应用。电子器件芯片集成度的提高导致尺寸的逐渐缩小，进而造成芯片工作时的热流密度不断升高。如果热量来不及疏散出去就会引起电子元件内部温度的升高，过高的温度对电子元件性能会产生不利影响，例如损伤电路连接界面、增加导体阻值、降低器件的使用寿命等[1]。另外，许多芯片经常处于待机、工作和停机之间的切换，其发热量会有或大或小的变化，因此除散热外，电子元件设计时还要考虑抗热冲击的能力。为克服因外界环境或电子元件内部电流等因素造成的芯片温度短期性快速升高的问题，可采用相变材料储热控温[2,3]，以较小的散热装置尺寸，保证电子元件在最佳工作温度附近工作。
近年来，有很多相变材料用于电子器件散热的研究，2004年，Tan F L在PDAs的储热单元中填充正二十烷可维持芯片温度低于所允许温度上限50 ℃超过2小时[4]。BabyR 等选择一种有机相变材料用于电子器件热管理，设计铝翅片增强散热器的导热性能，实验结果良好[5]。王杰利等提出了一种封装有金属泡沫和相变材料的复合式散热器[6]。目前相变材料以含水盐类、无机物和有机物为主。常用的有机相变材料石蜡，其熔点与电子元件的最佳工作范围较为接近，且具有安全无毒、成本低、高潜热等优点得到广泛应用[7-9]。但石蜡相变材料导热系数低，不利于热量散发到整个相变区域，因此常在石蜡中添加膨胀石墨、金属泡沫、纳米颗粒等导热骨架增加相变材料的导热性能[10-16]。
为了保证在不同情况下，电子元件都能在最佳温度环境下正常工作，本文采用实验方法研究了可用于电子元件控温储热的散热装置，对填充石蜡相变材料、石蜡和膨胀石墨复合相变材料与无石墨和相变材料填充进行了对比试验，分析了环境温度变化和功率发生变化时电子元件基板表面温度及散热器表面温度场的变化情况和综合散热性能。
1 实验设备及材料
1.1 主要仪器设备
实验测试平台及散热器示意图如图1所示，主要包括大功率LED灯、铝制散热器、恒压恒流电源、数据采集仪、K型热电偶。采用恒压恒流电源WD60型0-60V连续可调，保证实验过程中电子元件的功率可变；LED灯额定功率95 W；散热器采用太阳花式铝制散热器，内径18 mm，外径28 mm，高度为160 mm，散热器中心到翅片边缘为82 mm，翅片厚度为2 mm，沿圆周方向共分布了28个翅片；数据采集仪为Agilent34790A型多功能数据采集仪；恒温恒湿箱选用精度: ±0.1℃；通过控制电子元件的输入电压提供不同加热功率；K型热电偶测量精度为0.5 ℃。
(a) thermocouples on the radiator
(b)radiator filled with phase change material
(c) system of the experiment
图1 散热器测试平台
Fig.1 Test platform of the radiator
1.2材料制备
在填充材料的制作过程中，以高纯天然鳞片石墨为原料，在高温800℃下加热30s 可获得膨胀石墨；石蜡为大庆石化公司的切片石蜡相变材料，熔点58℃-60℃[17,18]。石蜡/膨胀石墨复合材料的制备过程中，采用MP1100B型电子天平（上海精密科学仪器公司制造，量程1100g，精度0.01g）进行材料的称量，石蜡与膨胀石墨的配比为93:7[19,20]，简混后倒入烧杯，将烧杯置于85℃水浴环境中，并搅拌至两种材料混合均匀。
2实验方法
2.1实验系统的构建
散热器在大空间自然对流条件下工作，LED灯芯片与散热器通过高导热率的导热胶连接，并由螺丝紧固，散热器内部为中空，用以填充石蜡或膨胀石墨/石蜡复合相变材料，采用K型热电偶测量散热器不同位置的温度分布情况，实验测试示意图如图2所示。散热器与LED灯芯片结合底处的热电偶标记为C；散热器中心柱体与翅片结合处从底到顶分别为：J、B、D；散热器内部从底到顶为：I、E、K；翅片上从底到顶为：F、G、H；环境测试温度标记为L。通过恒压恒流电源功率通断模拟电子元件的工作过程，电子元件基板表面温度及散热器表面温度场通过数据采集仪获得后输入计算机中。
1-computer;2-data acquisition instrument; 3-K type thermocouple for radiator; 4-radiator; 5-LED light; 6-power supply with constant pressure and current;7-K type thermocouple
图2测试系统示意图
Fig.2 Schematic diagram of the experiment system 2.1实验方案
实验系统中的环境温度由K 型热电偶测量，实验分别测量散热器中无石蜡、有石蜡、有膨胀石墨/石蜡复合相变材料时的温度变化情况。实验时，在封闭自然环境下，测定散热器表面温度恒定不变时，打开恒压恒流电源箱，加以电压，待散热器表面温度在恒定电压电流下不再变化时，改变输入电压记录温度随时间的变化情况，在改变电压后，散热器温度表面再次恒定不变时，关闭电源，记录散热器表面温度下降过程。 3实验结果与讨论
实验过程中，LED 灯额定功率为95W ，功率突变后到达121W ，记录不同情况下散热器的温度随时间变化情况，分析结果如下：
图3为散热器中心孔内没有相变材料时散热器表面温度与时间的关系图。如图3所示实验开始时，前十分钟大功率LED 灯为关闭状态，整个装置处于恒定环境温度28.5℃下，开启大功率LED 灯后，芯片与散热器底部结合处温度上升最快，其次是散热器中心柱体与翅片结合处J 、B 两点，散热器内部I 、E 两点。沿散热器底部到顶部、中心到外部、翅片底部到顶部，温度变化趋势逐渐滞后，符合热量传递的规律。经过60min 后，散热器表面温度第一次基本达到稳定，芯片与散热器底部结合处C 点温度稳定在65℃左右。
电子芯片工作到第90min 时，改变输入电压，增加输入功率到121W ，芯片与散热器底部结合处温度急剧上升，增幅约为12℃，经历了15min 后，在第105min 处温度再次达到平衡。
在第140min 电子芯片停止工作,此时散热器在环境空气的自然对流换热作用下，各点温度开始逐渐减小，经历60min 后芯片与散热器底部结合处温度下降到33℃，散热器表面温度基本达到环境温度，后续温度变化较缓慢。
7 6 1
L
温度但散热
处由于
后，
会发生变化，将由于功率突变产生的热量作为潜热存储下来。在第105min处温度再次达到平衡，比无石蜡减少5min；
如图4所示，第150min关闭电源后，散热器开始降温，经历80min后，芯片与散热器底部结合处C点下降到33℃，比无相片材料填充时延长了20min。由于温度下降石蜡的凝固过程释放出热量，此阶段散热器内部温度的变化较为平稳，尤其是散热器中心E点、翅片底部B点和D点温度下降过程在前50min内更为平滑。平滑的温度变化，有利于减小热应力对散热器的损伤，一定程度上可延长散热器的使用寿命。与无相变材料填充相比，当芯片与散热器底部结合处C点温度下降到33℃时，散热器中心E点温度仍
在40℃、翅片底部B点和D点温度大约在35℃，后续降温过程较缓慢。
/放LED
经过。
处整体温度再次达到平衡，比无石蜡减少5min，与填充纯石蜡基本相同；
如图5所示，112min关闭电源后，散热器开始降温，经历80min后，芯片与散热器底部结合处C点温度达到33℃。此时，散热器内部填充石墨/石蜡的部分温度变化过程中出现平滑的过渡段，与填充纯石蜡相比过渡段较短暂。原因是石蜡凝固过程热量的释
放，由于复合材料中石蜡的量相比纯石蜡少，所以释放出的总热量较少。
4结
（
蜡/
（
比无石蜡填充而言，芯片与散热器底部结合处温度上升幅度较小，温度变化斜率也较小，同时，缩短了温度再次平衡的时间，有利于提高电子元件抗热冲击的能力，在此方面填充纯石蜡比石蜡/膨胀石墨的效果要好。
（3）在关闭电源时，与无石蜡填充相比，填充石蜡、石蜡/膨胀石墨材料的散热器温度恢复到环境温度所用时间较长，但散热器表面各点温度变化较为平滑，延长了散热器的使用寿命。
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CMOS图像传感器工作原理和应用 姓名： 学院： 班级： 组号： 日期：2014年12月9日
摘要 随着集成电路制造工艺技术的发展和集成电路设计水平的不断提高，基于CMOS集成电路工艺技术制造的CMOS图像传感器由于其集成度高、功耗低、体积小、工艺简单、成本低且开发周期较短等优势，目前在诸多领域得到了广泛的应用，特别是数码产品如数码相机、照相手机的图像传感器应用方面，市场前景广泛，因此对CMOS图像传感器的研究与开发有着非常高的市场价值。 本文首先介绍了CMOS图像传感器的发展历程和工作原理及应用现状。随后叙述了CMOS图像传感器的像元、结构及工作原理，着重说明了成像原理和图像信号的读取和处理过程，以及在数字摄像机，数码相机，彩信手机中的应用方式。 一、CMOS图像传感器的发展历史 上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念： 互补金属氧化物半导体图像传感器CMOS —Complementary Metal Oxide Semiconductor 电荷耦合器件图像传感器（CCD） CMOS与CCD图像传感器的研究几乎是同时起步，固体图像传感器得到了迅速发展。 CMOS图像传感器： 由于受当时工艺水平的限制，图像质量差、分辨率低、噪声降不下来，因而没有得到重视和发展。 CCD图像传感器： 光照灵敏度高、噪音低、像素少等优点一直主宰着图像传感器市场。 由于集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器过去存在的缺点，现在都可以找到办法克服，而且它固有的优点更是CCD器件所无法比拟的，因而它再次成为研究的热点。 1970年,CMOS图像传感器在NASA的喷气推进实验室JPL制造成功， 80年代末，英国爱丁堡大学成功试制出了世界第一块单片CMOS型图像传感器件， 1995年像元数为（128×128）的高性能CMOS 有源像素图像传感器由喷气推进实验室首先研制成功。 1997年英国爱丁堡VLSI Version公司首次实现了CMOS图像传感器的商品化。 2000年日本东芝公司和美国斯坦福大学采用0.35mm技术开发的CMOS-APS，
3.1.3 材料均匀性 我们分别在两个定形相变材料试样（组成材料一样，石蜡所占百分比不同）的4个不同部位分别取样进行DSC分析，得结果见图2，从图中我们可以看出同一试样不同部位相变潜热值差别不大，差别在10%以内，说明定形相变材料中石蜡分布较均匀。 3．1．4 潜热测定及石蜡掺混比临界值讨论 图2 试样不同部位潜热值测试结果 图3 60#石蜡DSC测试曲线 图4 定形相变材料（石蜡占70wt%）DSC测试曲线 图5 定形相变材料（石蜡占90%）DSC曲线 图6 不同比例石蜡的定形相变材料的潜热测试值 从60#石蜡DSC测试曲线（图3）可以看出，60#石蜡有两个相变峰，每个相变峰出现在40℃附近，较小，第二个相变峰出现在60℃，较大。从定形相变材料的DSC曲线（图4，5）中同样可以看到这两个相变峰，聚乙烯熔融的峰出现在120℃附近。可以看到两者的温度差约为60℃，能够保证在定形相变材料中石蜡发生相转变由固态变成液态时，聚乙烯能支撑结构使得材
料形态不变。由DSC测得的相变热和用石蜡所占百分比概算得的结果差别不大。图6为含不同比例的石蜡的定形相变材料的潜热，石蜡含量在70%～90%之间，材料的相变热在130～175kJ/kg，可以看出潜热值随石蜡所占比例增加近似线性增加。为了实现支撑材料的对整体结构的支撑作用，支撑材料在定形相变材料中所占比例应有一个下限，即石蜡所占比例有一个上限，在制备定形相变材料时，石蜡比例达到90%时，定形相变材料有一些渗出现象，所以石蜡在定形相变材料所占质量百分比的不宜大于90%。 3．1．5其他 用HDPE和60#石蜡混和，石蜡掺混比达到80wt%时，定形相变材料性能较好，材料潜热测量值达到144.4kJ/kg。 3．2 扫描电子显微镜分析结果 利用扫描电子显微镜对用低压聚乙烯和60#半精炬石蜡（熔点60～62℃）制成的定形相变材料进行了结构分析。对定形相变材料的脆断面进行了拍照观察，然后用有机溶剂溶去石蜡对HDPE构架进行了观察。 图7 定形相变材料扫描电镜结果（1500倍） 图8 定形相变材料扫描电镜结果（3000倍）
第 27 卷 第 9 期 2008 年 9 月
电 子 元 件 与 材 料 ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS
Vol.27 No.9 Sep. 2008
新一代片式元件
超材料(metamaterials)在电子元件中的应用
周 济
（清华大学 材料科学与工程系, 北京 100084） 摘要: 超材料（metamaterials）指的是一些呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合材料。它们的超 常特征来源于其中人工制备的、特殊的非均匀插入结构所导致的物理响应。介绍了近年来发展出的超材料包括左手材 料、 “隐身斗篷”和光子晶体等，对其在电子元件领域中的应用进行了评述和展望。 关键词: 电子技术；超材料；综述；电子元件；左手材料 中图分类号: TB39 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2008）09-0001-04
Applications of metamaterials in electronic components
ZHOU Ji
(Department of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084,China) Abstract: A new class of artificial composites that exhibit exceptional properties not readily observed in nature called metamaterials. These properties arise from qualitatively new response functions that are not observed in the constituent materials and result from the inclusion of artificially fabricated, extrinsic inhomogeneities. A few metamaterials being developed in recent years, including left-handed materials, invisible cloak and photonic crystals were summarized. Review and prospect on applications of metamaterials in the area of electronic components were presented. Key words: electron technology; metamaterials; review; electronic components; left-handed materials
metamaterial（超材料）是 21 世纪物理学领域出 现的一个新的学术词汇，近年来经常出现在各类科学 文献中。拉丁语“meta-”，可以表达“超出、亚、另类” 等含义。对于 metamaterial 一词，目前尚未有一个严 格的、权威的定义，不同的文献上给出的定义也各不 相同，但一般都认为 metamaterial 是“具有天然材料所 不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。 在互联网上颇有影响的维基百科（Wikipedia）上，对 metamaterial 一词是这样解释的：“In electromagnetism (covering areas like optics and photonics), a meta material (or metamaterial) is an object that gains its (electromagnetic) material properties from its structure rather than inheriting them directly from the materials it is composed of. This term is particularly used when the resulting material has properties not found in naturally-formed substances”。这一解释可能是迄今对 metamaterial 一词给出的最科学规范的定义， 尽管这一 定义从目前的观点看过于狭隘（该定义似乎只针对电 磁领域的材料，而实际上，最新的研究表明 metamaterial 已经包括一些声学材料） 。 从这一定义中， 我们可以看到 metamaterial 的三个重要特征：
（1）metamaterial 通常是具有新奇人工设计结构 的复合材料； （2）metamaterial 具有超常的物理性质（往往是 自然界的材料所不具备的） ； （3）metamaterial 的性质往往不主要取决于构成 材料的本征性质， 而主要取决于其中的人工设计结构。 目前，人们已经发展出的这类超材料系统包括光 子晶体、左手材料、“隐身斗篷（invisible cloak）”和 全吸收超材料等。 近年来，各种超材料系统的出现引起了科学界的 广泛关注。1998 年和 1999 年，与光子晶体有关的研 究新突破先后两度被 Science 杂志列为世界上的“十大 科学进展”，2006 年底，该杂志又再次将光子晶体列 为未来自然科学的热点领域。而另一类超材料——左 手材料则是在 2003 年被 Science 杂志列为当年的“ 十 大科学进展”。2006 年底，由于英美两国科学家利用 与左手材料相类似的设计方法获得的梯度超材料成功 实现了“隐身斗篷”的功能， Science 杂志又一次将其列 为当年的“ 十大科学进展”。笔者将着重对近年来超材 料在电子元件领域的应用及发展动向做一简要介绍。
收稿日期：2008-07-31 作者简介 ： 周济 （1962－） ， 男， 吉林九台人， 长江特聘教授， 博士后， 主要从事信息功能材料研究。 Tel:(010) 62772975； E-mail: zhouji@https://www.doczj.com/doc/2016925428.html, 。
中国科学技术大学 硕士学位论文 导热增强型定形相变材料的研制及其在建筑储能中的应用 姓名：张荣明 申请学位级别：硕士 专业：制冷与低温工程 指导教师：程文龙 2011-05
摘 要 利用相变材料的相变潜热进行蓄热或蓄冷，温度变化小、储能密度大，对于解决能量供给和需求失配矛盾、提高能源利用效率等问题都具有重要作用，在建筑节能、太阳能利用、工业余热和废热回收等领域有着广阔的应用前景。然而，相变储能技术的应用仍存在着两个问题：固-液相变过程中的液态流动性和热导率低下。近年来，国内外研究者提出采用微胶囊相变储热材料和定形相变材料来解决固-液相变过程中液态流动的问题，但是目前还没有有效方法来解决其热导率偏低问题。这必然会对相变材料的传热特性造成不利影响，使得储能利用率低下。针对上述问题，本文研究了导热增强型定形相变材料的制备方法和批量生产工艺，并对利用导热增强型定形相变材料储能的地板辐射采暖系统进行了实验研究和分析。 本文首先对导热增强型定形相变材料的制备方法进行了研究。提出了采用膨胀石墨作为导热增强剂来提高定形相变材料热导率的方法，并通过自建的实验装置，制备出基于石蜡/高密度聚乙烯复合相变材料的新型导热增强型定形相变材料。通过对其热物性的测量显示，当膨胀石墨的含量为4.6%，其热导率为1.30 W·m-1·K-1，是常规定形相变材料的4倍以上，远远高于其他导热增强剂的强化效果，由于添加膨胀石墨的量较少，其对定形相变材料的潜热影响较小，对相变温度也几乎没有影响；另外，该定形相变材料分布均匀，且具有良好的强度。 通过调节固体石蜡与液体石蜡的混合比，获得了具有适宜相变温度的相变储能材料，并将该材料作为地板储能系统的相变介质。在实验室制备方法的基础上，研究了导热增强型定形相变材料的中试生产工艺，通过2吨导热增强型定形相变材料的中试生产，证明了利用该工艺，可以进行导热增强型定形相变材料的批量生产。 最后，对利用新型导热增强型定形相变材料储能的地板辐射采暖系统进行了实验研究。利用导热增强型定形相变材料，建立了相变储能式地板辐射采暖的实验房，作为对比，本文还建立了无储能式地板采暖和空调采暖的对比实验房，并在一个采暖季内对其运行特性进行了实验研究。研究结果表明，采用导热增强型相变储能式地板采暖系统时，仅利用夜间电力便可满足全天的采暖需求，室内温度保持在16℃左右，且分布均匀，变化平缓，较其他采暖方式有着更好的舒适性。而在保持室温基本相同的条件下，采用该采暖系统的运行费用要远远低于采用无储能式地板采暖与空调采暖。随着峰谷电价比的增长，其经济节能效益更加明显。 关键词：导热增强型定形相变材料膨胀石墨热导率相变温度潜热地板辐射采暖室温
5.6 最小电导率 a. 考虑半导体的电导率e h en ep σμμ=+。掺杂总是能提高电导率吗？ b. 请说明：当Si 的p 型掺杂而使空穴浓度为下式所表示的值时，可以得到最小的电导率。 m p n = 与该式对应的最小电导率（最大电阻率）为 min 2en σ= c. 对Si 计算m p 和min σ，并与本征值进行比较。 解析： a. 半导体的电导率e h en ep σμμ=+，其中，n 和p 满足质量作用定律 2exp()g i c v E np n N N kT ==- ，在一定的温度下，np 为常数。 当掺杂增大电子浓度n 时，空穴浓度p 则会减小，反之亦然。在掺杂浓度一定时，由于e h μμ>，如果对半导体进行n 型掺杂，则n>p ，显然随着掺杂浓度的 p 型掺杂，则n
，因此，当Si 的p 后增大。对2i e h n e ep p σμμ=+求导得2' 2i e h n e e p σμμ=-+，令'0σ=得p n =
相应地2en σ=m p n =时，电导率最小，为 min 2en σ=。 c. 室温下，对于Si ，103i 1.010n cm -=?，2111350e cm V s μ--=??， 211450h cm V s μ--=??，带入m p n =和min 2en σ=得 1031031.710 1.010m i p cm n cm --=?>=? 611611min i 2.510 2.910cm cm σσ------=?Ω?<=?Ω? 若取103i 1.510n cm -=?，则有 1031032.610 1.510m i p cm n cm --=?>=? 611611min i 3.710 4.310cm cm σσ------=?Ω?<=?Ω? 5.13 砷化镓 Ga 具有的化合价是3，而As 具有的化合价是5。当Ga 和As 原子一起形成GsAs 单晶体时，如图5.54所示，一个Ga 的3个价电子与一个As 的5个价电子均共享，结果形成4个共价键。在具有大约23310cm -Ga 原子和As 原子（数量几乎相等）的GsAs 晶体中，无论是Ga 还是As ，每个原子平均具有4个价电子。因此我们可以认为：其价键的结合与Si 晶体中的相似，每个原子4个键。然而，它的晶体结构却不是金刚石结构，而是闪锌矿结构。 a. 对于每对Ga 和As 原子，以及在GaAs 晶体中，每个原子的平均价电子数是多少？ b. 如果在GaAs 晶体中以Ⅵ族元素硒（Se ）或碲（Te ）代替As 原子，情况如何？ c. 如果在GaAs 晶体中以Ⅱ族元素锌（Zn ）或镉（Cd ）代替Ga 原子，情况如何？ d. 如果在GaAs 晶体中以Ⅳ族元素硅（Si ）代替As 原子，情况如何？ e. 如果在GaAs 晶体中以Ⅳ族元素硅（Si ）代替Ga 原子，情况如何？两性掺杂表示什么？ f. 基于以上对GaAs 的讨论，你认为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体AlAs ，GaP ，InAs,InP 和InSb 的晶体结构是什么？
1、电子元器件行业现状 我国电子元件的产量已占全球的近39％以上。产量居世界第一的产品有：电容器、电阻器、电声器件、磁性材料、压电石英晶体、微特电机、电子变压器、印制电路板。 伴随我国电子信息产业规模的扩大，珠江三角洲、长江三角洲、环渤海湾地区、部分中西部地区四大电子信息产业基地初步形成。这些地区的电子信息企业集中，产业链较完整，具有相当的规模和配套能力。 我国电子材料和元器件产业存在一些主要问题：中低档产品过剩，高端产品主要依赖进口；缺乏核心技术，产品利润较低；企业规模较小，技术开发投入不足。 2、电子元器件行业发展趋势 技术发展趋势 新型元器件将继续向微型化、片式化、高性能化、集成化、智能化、环保节能方向发展。 市场需求分析 随着下一代互联网、新一代移动通信和数字电视的逐步商用，电子整机产业的升级换代将为电子材料和元器件产业的发展带来巨大的市场机遇。 我国“十一五”发展重点 我国《电子基础材料和关键元器件“十一五”专项规划》重点强调新型元器件、新型显示器件和电子材料作为主要分产业的发展目标。 注：上表所列信息与数据引自商务部网站、国研网、统计局网站 3、阿里巴巴关于“电子元器件”买家分布情况 在alibaba买家分布中，广东、浙江、江苏买家数占78%，其市场开发潜力巨大。 4、阿里巴巴电子元器件企业概况
目前通过阿里巴巴搜索“电子元器件”有43533310条产品供应信息，这些企业中有很多实现了从做网站、做推广、找买家，谈生意、成交等一站式的业务模式。当前有效求购“电子元器件”的信息已达到50536条（数据截止2008-10-23）。 阿里巴巴部分电子元器件行业企业 公司名称合作年限公司名称合作年限深圳市百拓科技有限公司 3 靖江市柯林电子器材厂 6 深圳赛格电子市场广发电子经营部 4 乐清市东博机电有限公司 6 镇江汉邦科技有限公司7 温州祥威阀门有限公司 6 无锡市国力机电工程安装有限公司 5 上海纳新工业设备有限公司 6 深圳市恒嘉乐科技有限公司 6 天津市天寅机电有限公司科技 开发分公司 6 厦门振泰成科技有限公司 6 常州市武进坂上继电器配件厂 6 5、同行成功经验分享 公司名：佛山市禅城区帝华电子五金制品厂——一个“很有想法”的诚信通老板主营产品：16型电位器;开关电位器;调光电位器;调速电位器;直滑式电位器等加入诚信通年限：第4年 佛山市禅城区帝华电子五金制品厂的董仁先生是一个“很有想法”的老板，虽然公司成立的时间不长，但是有很多经营理念。董先生是很健谈的人，据他介绍，帝华电子是以生产进口碳膜电位器和五金批咀的专业厂家，加入阿里巴巴诚信通已有两年时间。对于加入诚信通的目的，董先生的解释比较独特：“我们的产品属于电子设备及家用电器的元器件，和终端消费者没有直接的联系，就是把我们的产品扔两箱在大街上，扫大街的都没人要。而且我们的销售方式和普通厂家也不太一样，我们在国际国内都有销售办事处，同时还采用配套享受的形式。因此，我们加入诚信通并不是希望直接获得订单，而是想通过阿里巴巴的巨大知名度来提升我们公司的知名度，要让相关客户都知道中国有我们这样一个生产进口碳膜电位器和五金批咀的专业厂家。” 对于经营管理上的困难，董先生直言不讳：“当然，我们现在也遇到不少的困难，最困扰我的两个主要问题一是运输物流，二是生产。到现在我还没找到值得信赖和长期合作的物流公司，公司产品的运输经常得不到保证。现在阿里巴巴的网络交易渠道和交易方式已经很完善，我们也迫切希望阿里巴巴能提供物流服务。另一方面，最关键是生产上的问题，我们的生产往往赶不上订单的速度，这两个问题我正在努力解决中。” 对于公司今后的长远发展，“我们现在还属于生产元器件的厂家，随着公司的壮大，今后我们还将向半成品和终端消费品发展，我希望我们能形成终端消费品和相关的配套产业一条龙生产。”董先生显得踌躇满志。
第2卷 第4 期 2013年7月 储 能 科 学 与 技 术 Energy Storage Science and Technology V ol.2 No.4Jul. 2013 进展与评述 定形相变材料的研究进展 汪 意1，杨 睿1，张寅平2，王 馨2 （1清华大学化学工程系，北京 100084；2清华大学建筑学院，北京 100084） 摘 要：定形相变材料是以聚合物为基体，相变物质分布在聚合物三维网状结构中的一种新型相变材料。定形相变材料在相变过程中表现为宏观固相、微观液相，支撑和力学性能优秀，不易泄漏，因其优良的加工性能和安全性能而受到广泛关注，并表现出了广阔的应用前景。本文综述了定形相变材料的制备、导热和阻燃性能等方面的研究进展，并从实验和模拟两方面综合评价了定形相变材料在建筑节能方面的使用性能，展望了定形相变材料的发展前景。 关键词：定形相变材料；聚合物；阻燃；导热；模拟 doi ：10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.004 中图分类号：O 631 文献标志码：A 文章编号：2095-4239（2013）04-362-07 Recent progress in shape-stabilized phase change materials WANG Yi 1，YANG Rui 1，ZHANG Yinping 2，WANG Xin 2 （1Department of Chemical Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ； 2 Department of Building Science ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ） Abstract ：Shape-stabilized phase change materials (SSPCM) uses polymer as a matrix with the phase change materials dispersed in the matrix. SSPCM shows a solid state macroscopically and hence possesses some salient features including excellent mechanical properties, good processability and high safety. This paper provides a review on the SSPCM, including preparation, thermal conductivity enhancement and flame retardation. An assessment is then made on the use of the materials with a specific focus on energy saving in buildings. Key words ：shape-stabilized phase change materials ；polymer ；flame retardation ；thermal conductivity ； simulation 随着经济的飞速发展，人们对于能源的需求也日益增加。化石能源的不可再生性和清洁能源的低利用率迫切要求我们提高能量的利用效率。为解决能量利用在空间和时间上的不匹配，能源储存技术已成为重要的技术手段而广泛应用于建筑、军事、纺织、工业废热余热利用、电子产品热保护、航空 航天等领域[1] 。 在众多的能源储存技术中，相变储能因其储存 收稿日期：2013-04-20；修改稿日期：2013-05-10。 第一作者：汪意（1988—），男，硕士研究生，研究方向为定形相变材料，E-mail ：skyret@https://www.doczj.com/doc/2016925428.html, ；通讯联系人：杨睿，副教授，博士生导师，主要研究方向为潜热型储能换热材料、高分子材料的降解与老化、高分子材料的表征，E-mail ：yangr@https://www.doczj.com/doc/2016925428.html, 。 能量大、储能密度高、相变过程中温度恒定等诸多优点而受到了广泛的关注和研究。根据相变机理，可将相变储能材料分为固-固、固-气、液-气、固-液四类[2] ，其中固-液相变材料因其在相变前后体积变化小、相变温度范围广、相变潜热大、稳定性好而成为近年来相变材料研究的热点。但是由于固-液相变材料在相变过程中会出现液相，易发生泄漏，故需封装使用，而解决这些问题的途径之一就是发展定形相变材料。 定形相变材料一般由基体和相变材料组成，目前应用较多的基体为聚合物，固-液相变物质分散在聚合物的三维结构中而形成宏观上呈固态并具有一
复合定形蓄能相变材料的研究进展 仝仓, 李祥立 （大连理工大学建设工程学部, 辽宁啊，大连116024） 摘要：简述了复合定形蓄能相变材料的分类，着重讨论了熔融共混法、物理吸附法、压制烧结法、接枝共聚法、微胶囊化法、原位插层法、溶胶—凝胶法等七种主要制备复合定形蓄能相变材料方法，分析了各种方法的优势和存在的问题，并指出各种方法适用于制备的相变材料类型。此外提出了复合定形相变材料的发展方向，可作为研究和工程应用的参考。 关键词：定形相变材料制备方法 1.引言： 蓄能技术的发展解决了热能供需时间和空间失配的矛盾，提高了能源利用率。相变蓄能材料从上个世纪70年代在工业和新能源领域受到重视后发展到现在，新型材料和制备方法不断涌现，其中高温相变蓄能材料已经在航空航天、热机、磁流体发电、太阳能等领域得到了应用；而中低温相变蓄能材料应用于绿色建筑、余热回收、太阳能热储存、空？、保暖服装、电子设备等领域。蓄能技术按工作介质所处状态分为显热蓄能技术、潜热蓄能技术和热化学蓄能技术[1]，其中以相变蓄能材料（PCMs：phase change materials）为支撑的潜热蓄能技术，具有储能密度大，温度恒定，体积小，性能稳定等优点，是当前国内外学者研究热点之一。相变材料按相变方式可分为固—固PCMs、固—液PCMs、固—气PCMs、液—气PCMs。后两者在相变过程中体积变化较大，且有气体产生，不符合实际工程要求；前两者则包括熔融盐，金属合金，结晶水合盐，多元醇，脂肪酸，石蜡等，但其中大部分材料都有一个共同的缺陷：相变过程中有液相产生，会造成原材料的泄漏，腐蚀容器，污染工作环境，从而导致储热效率，安全系数大幅降低等一系列问题。通过研发合适的复合定形储能材料，既可以解决液相泄漏的问题，又在一定程度上调节材料的相变温度，提高其热传导率，使其更好的满足工程需要。 2.复合定形蓄能材料的主要制备方法 复合定形蓄能材料是指在固—固/固—液相变材料的基础上通过各种方法把有机物与有机物/无机物结合后制备的定形材料,一般包括工作质和载体。复合定形相变材料按照相变方式分为固—固相变蓄能材料和形状稳定的固—液相变蓄能材料[2]，按载体材料可分为聚合物基定形相变材料、无机多孔基定形相变材料、微胶囊定形相变材料、有机/无机纳米级定形相变材料等，其制备方法主要有以下几种：熔融共混法、物理吸附法、压制烧结法、接枝共聚
定形相变材料（壁纸）在高于相变温度下的调温性能分析／３庆等?３１９? 定形相变材料（壁纸）在高于相变温度下的调温性能分析＊ 罗庆１，夏煦２，刘红１，丁勇１ （１重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆４０００４５；２重庆建工集团，重庆４４１１２２） 摘要以室内墙面壁纸为支撑材料，ＣａＣｌ２?６ＨｚＯ为相变材料，通过渗透处理制备了定形相变材料，并在高于相变温度条件下对定形相变材料和普通材料进行测试，结果显示，在这种情况下定形相变材料仍然具有一定的调温性能。同时通过数学模型和模拟分析，从理论上证实了这种现象的存在。 关键词ＣａＣｌ２?６Ｈ２０壁纸相变材料调温性能 ＴｈｅｒｍａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＰＣＭｂｅｙｏｎｄＭｅｌｔｉｎｇＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＬＵＯＱｉｎ９１，ＸＩＡＸｕ２，ＬＩＵＨｏｎ９１，ＤＩＮＧＹｏｎ９１ （１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆｔｈｅ Ｔｈ—ｒｅｅＧｏｒｇｅｓ ＲｅｓｅｒｖｏｉｒＲｅｇｉｏｎ７ｓＥｃｏ－Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５；２ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．ＬＴＤ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４４１１２２）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄＰＣＭｉｓｍａｄｅｏｆｃｏｍｍｏｎｗａｌｌｐａｐｅｒａｎｄＣａＣｌ２?６Ｈ２０，ｗｈｉｃｈｉｓｍｅａｓｕｒｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｂｅｙｏｎｄｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｓｔｉｌｌｓｏｍｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅｉｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄＰＣＭ．ＡｔｔｈｅｓａｌＴｌｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｍａｔｈｍｏｄｅｌｉｓｓｅｔｕｐａｎｄｔｈｅｓａｍｅｒｅｓｕｌｔｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｖｉａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＣａＣｌ２?６Ｈ２０，ｗａｌｌｐａｐｅｒ，ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ０前言 固一液相变材料通过固一液相变实现热能的储存和释放，中低温相变材料（相变温度在Ｏ～１５０℃之间）已在建筑领域得到应用。中低温固一液相变材料包括石蜡、脂肪酸、结晶水合盐等，它们在相变过程中有液相产生，给实际应用带来困难，解决此问题的途径是开发定形相变材料。定形相变材料是由相变物质和支撑材料组成的复合材料，相变材料发生相变时其外形保持固体形状不变。由于定形相变材料应用前景广阔，其热物理性能得到了广泛的研究［１＿３］，但是相关研究都集中在相变过程方面。 本研究考察了高于相变温度时定形相变材料的调温能力，采用ＣａＣｌ２?６ＨｚＯ为相变材料，支撑材料选用室内装饰轻型材料——壁纸，由于相变材料的密度和比热容都比壁纸大，实验证实虽然在高于相变温度后失去了相变调温能力，但定形相变材料仍然比单独的支撑材料具有更大的调温能力。 表１材料热物理性能参数‘４－５］ Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ［４ｔ５］ 图１定形相变材料实验样品 Ｆｉｇ．１Ｓａｍｐｌｅｓｏｆｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＰＣＭ １实验样品２实验测试分析 采用的壁纸样品尺寸为３０ｃｒｕｘ２０ｃｒｎ，厚度为０．５ｍｍ（见图１）。为了便于对比分析，样品采用了２份相同的材料。被处理样品是将熔融的ＣａＣｌｚ?６ＨｚＯ渗透到样品中，相变材料的含量为２０％，ＣａＣｌ２?６ＨｚＯ样品由重庆市北碚化学试剂厂生产（分析纯），分子量２１９．０８，相变温度２８～２９℃，实验品价格１２．６元／ｋｇ。 表１给出了相变材料和支撑材料对应的热物理参数。 为了测试定形相变材料在高于相变温度条件下的调温性能，分别将含有相变材料的样品和普通样品置于实际的热环境条件下，样品正面面对太阳辐射，另外一面则与室内空气直接接触。当材料温度上升到２９℃后开始持续测试记录数据。同时测试的还有室内空气温度、太阳辐射等参数（见图２）。实验过程中，样品靠近窗台，实验结果见图３。从图２、图３中可以看出，虽然空气温度没有达到２９℃，但是由于太阳辐射的作用，材 ＊教育部博士点基金（２００８０６１１１００４）；重庆市自然科学基金（ＣＳＴＣ，２００７ＢＢ４１３１）；重庆市建设委员会建设科研项目（１０３１７７０２００９０００３） 罗庆：男，１９７６年生，博士，主要从事建筑环境、建筑材料等方向的研究工作 万方数据
《电子元件与材料》投稿须知刊名：电子元件与材料 Electronic Components and Materials 主办：中国电子学会;中国电子元件行业协会周期：月刊 出版地：四川省成都市 语种：中文; 开本：大16开 ISSN：1001-2028 CN：51-1241/TN 邮发代号：62-36 历史沿革： 现用刊名：电子元件与材料 创刊时间：1982 该刊被以下数据库收录： CA 化学文摘(美)(2009) SA 科学文摘(英)(2009)
投稿须知： 1 稿件要求 ﹡论点明确、论证严谨、数据可靠、层次分明、重点突出、文字简练。研究论文：含图表在内一般6000字左右；技术简报一般2000字左右；专题综述一般8000字左右（综述文的撰写者一般应是正在从事该领域研究工作的专家，内容需包括作者对本人或本课题组研究工作的评述）。 ﹡文章格式必须用word格式(本刊使用Word 2003)；文字用宋体五号，行距 1.0，除中、英文摘要外，文章主体部分分为两栏。按“中文标题、作者、单位、摘要、关键词，英文标题、作者、单位、摘要、关键词，正文（致谢）、参考文献”的顺序撰写。图、表置于文中适当位置。首页下方按“收稿日期、基金项目、作者简介”顺序列出。详见“模版/样版”。 ﹡标题要简单明了，突出主题和创新亮点。中文标题一般不超出20字。中英文标题相符合。 ﹡中英文摘要研究成果论文应按三要素（研究的问题，过程和方法，结论）写出200字左右的信息性摘要。综述文章可写指示性或信息/指示性摘要，150字左右。关键词（中英文）要求直扣主题，3～8个。给出中图分类号。详见《中英文摘要书写要求》。 ﹡图表给出简明的中、英文图题和表题，图表应有自明性，
电子器件散热技术现状及进展 随着电子及通讯技术的迅速发展，高性能芯片和集成电路的使用越来越广泛。电子器件芯片的功率不断增大，而体积却逐渐缩小，并且大多数电子芯片 的待机发热量低而运行时发热量大，瞬间温升快。高温会对电子器件的性能产 生有害的影响，据统计电子设备的失效有55 %是温度超过规定值引起的，电子器件散热技术越来越成为电子设备开发、研制中非常关键的技术。电子器件散 热的目的是对电子设备的运行温度进行控制(或称热控制)，以保证其工作的稳 定性和可靠性，这其中涉及了与传热有关的散热或冷却方式、材料等多方面内容，目前主要有空气冷却技术和液体冷却技术两大类。 1 空气冷却技术 空气冷却技术是目前应用最广泛的电子冷却技术，包括自然对流空气冷却技 术和强制对流空气冷却技术。自然对流空气冷却技术主要应用于体积发热功率 较小的电子器件，利用设备中各个元器件的空隙以及机壳的热传导、对流和辐 射来达到冷却目的。 自然对流依赖于流体的密度变化，所要求的驱动力不大，因此在流动路径中 容易受到障碍和阻力的影响而降低流体的流量和冷却速率。对于体积发热功率 较大的电子器件，如单一器件功耗达到7 W(15~25 W-cm-2)，板级(印制电路板) 功耗超过300 W(2~3W-cm-2)时，一般则采用强制对流空气冷却技术。强制散热或冷却方法主要是借助于风扇等设备强迫电子器件周边的空气流动，从而将 器件散发出的热量带走，这是一种操作简便、收效明显的散热方法。提高这种 强迫对流传热能力的方法主要有增大散热面积(散热片)以及提高散热表面的强 迫对流传热系数(紊流器、喷射冲击、静电作用)。对一些较大功率的电子器件，可以根据航空技术中的扰流方法，通过在现有型材散热器中增加小片扰流片，
电子基础材料和关键元器件“十一五”专项规划 前言 电子材料和元器件是核心基础产业的重要组成部分，处于电子信息产业链的前端，是通信、计算机及网络、数字音视频等系统和终端产品发展的基础，作为体现自主创新能力和实现产业做强的重要环节，对于电子信息产业的技术创新和做大做强发挥着至关重要的作用。 根据信息产业“十一五”规划“加快元器件产业结构升级和提高电子专用材料配套能力”的总体要求，在深入调研、广泛论证的基础上，编制本规划，以此作为“十一五”我国电子基础材料和关键元器件产业发展的指导性文件，作为国家进一步加强和规范行业管理的依据。 一、“十五”回顾 （一）产业规模进一步扩大 “十五”期间，我国电子材料和元器件产业保持了较快增长速度，产业规模进一步扩大（详见表1和表2），其销售收入、工业增加值、利润总额等指标均实现了快速增长，成为电子信息产业增长的重要力量。到“十五”末，我国电子材料和元器件产业规模仅次于日本和美国，居全球第三位。 表1 “九五”、“十五”末期电子材料和元器件发展指标对比 表2 2000-2005年我国电子材料和元器件产业指标情况
（二）部分产品产量居世界前列 经过“十五”的发展，我国已经成为世界电子基础材料和元器件的生产大国，产量占世界总产量的30%以上，部分产品产量居世界前列。其中，产量居全球首位的产品：电容器、电阻器、电声器件、磁性材料、石英晶体器件、微特电机、电子变压器、彩管、玻壳、覆铜板材料、压电晶体材料、印刷电路板等。我国中低档电子材料和元器件产销量已居世界前列，成为全球重要的生产和出口基地（详见表3）。 表3 “十五”电子元件产品产量增长情况 （三）产品结构有所改善 “十五”期间，我国电子材料和元器件产品结构有所改善。阻容感元件片式化率已超过75%，接近世界平均水平；新型显示器件产业取得突破，国内两条第5代TFT-LCD 生产线均实现量产，PDP的研发和产业化取得一定进展，彩管正在向纯平、高清晰度方向发展；多层、挠性等中高端印刷电路板比例接近40%；锂离子、太阳能电池等绿色电池产量居世界前列；大功率高亮度的蓝光、白光LED已经批量生产。 （四）技术创新取得新进展 “十五”期间，国内关键元器件和电子材料产业在技术创新方面也取得了较大进展。内资电容器生产企业已经突破贱金属电极的瓶颈，大大降低了MLCC的成本；TFT-LCD 领域拥有了一定数量的核心专利，OLED技术研发取得重要进展；具有自主知识产权的光纤预制棒技术开发成功并实现产业化；已自主研制成功4英寸、6英寸GaAs单晶和4英寸InP单晶，并掌握主要技术；SOI（绝缘层上的硅）技术研究水平基本与国外同步，6英寸注氧隔离（SIMOX）晶片已经批量生产。 尽管“十五”以来，我国电子材料和关键元器件取得长足进步，但总体看，行业整体实力仍然不强。产品结构性矛盾突出，高端元器件和关键电子材料主要依赖进口；整机和元器件产业互动发展的机制尚未形成；国内骨干企业规模小、经济实力弱，自主创新能力不足；关税、投融资等政策环境亟待改善，低水平竞争、重复建设等问题仍较突出。 二、“十一五”面临的形势 （一）技术发展趋势 随着电子整机向数字化、多功能化和小型化方向发展，电子系统向网络化、高速化和宽带的方向发展，电子材料和元器件技术将发生深刻变化。 新型元器件将向微型化、片式化、高性能化、集成化、智能化、环保节能方向发展。微小型和片式化技术、无源集成技术、抗电磁干扰技术、低温共烧陶瓷技术、绿色化生产技术等已成为行业技术进步的重点。微电子机械系统(MEMS)和微组装技术的高速发展，将促进元器件功能和性能大幅提升。
贴片式功率器件的散热计算 Heat Dispersion Calculation of Surface Mounted Power Device 北京航空航天大学方佩敏 自上世纪90年代开始，贴片式封装器件逐步替代了穿孔式封装器件。近年来，除少数大功率器件还采用穿孔式封装外，极大部分器件都采用贴片式（SMD）封装。由于贴片式功率器件封装尺寸小，不能采用加散热片的方法来散热，只能用印制板的敷铜层作为散热（一定的面积）。因此在贴片式功率器件的应用中需要在印制板（PCB）布局前，考虑所需的敷铜层散热面积。 本文介绍Micrel 公司推荐的一种简单计算方法，它可以根据选定的功率器件和使用的条件进行计算，并用查图表的方式得出所需的散热敷铜层的面积。由于实际情况较复杂，会影响到计算的正确性，比如使用印制板的厚度尺寸不同、敷铜层的厚度尺寸不同、印制板走线的宽度不同及机壳的容积大小和有无散热孔等，所以这种计算是一种粗略的估算。计算过程中，可以发现设定的使用条件是否合理，选择器件的封装尺寸大小是否能满足散热的需求。 两种过热保护 功率器件在工作过程中会产生热量使管芯的温度升高，在最大的功率输出时产生的热量最大，使管芯的温度升得最高。如果散热条件不佳，则管芯的结温超过150℃时，使器件损坏（一般称为“烧掉”）。如果散热条件良好，但使用过程中出现故障（如负载发生局部短路、线性稳压电源发生调整管短路等），则输出功率超过最大允许输出功率，会使功率器件损坏。功率器件设计者设计了两种过热保护措施：自动热调节和过热关闭保护，提高了器件的安全性及可靠性。 用户在设计PCB 散热面积时，要保证在正常最大输出功率时不出现自动热调节（自动减小输出功率）和热关闭（无输出）现象。只有在出现故障时才出现过热保护。 散热与热阻 功率器件在工作时，管芯的热量通过封装材料传导到管壳、经管壳传到敷铜板散热面，再由散热面传到环境空气中。这种热的传导过程中会有一定的热阻，如管芯传到管壳的热阻JC θ，管壳传到敷铜板的热阻CS θ，敷铜板散热面传到环境控制的热阻SA θ，这种热的传导（热的流向） 如图1所示，图中管芯的温度结温为J T 、环境空气的温度为A T 。温度由高的流向低的，从管芯到环境空气总的热阻JA θ与热传导过程的各热阻的关系为： SA CS JC JA θθθθ++=⑴ 各种热阻的单位是℃/W。热阻大，散热差。 管芯 环境 空气 J T A T JA θJC θCS θSA θ热的流向 图1
3.在未加偏置电压的条件下，由于截流子的扩散运动，p 区和n 区之间的pn 结附近会形成没有电子和空穴分布的耗尽区。在pn 结附近，由于没有电子和空穴，无法通过电子-空穴对的复合产生光辐射。加上正向偏置电压，驱动电流通过器件时，p 区空穴向n 区扩散，在pn 结附近形成电子和空穴同时存在的区域。电子和空穴在该区通过辐射复合，并辐射能量约为Eg 的光子，复合掉的电子和空穴由外电路产生的电流补充。 5要满足以下条件a 满足粒子数反转条件，即半导体材料的导带与价带的准费米能级之差不小于禁带宽度即B.满足阈值条件，半导体由于粒子数产生的增益需要能够补偿工作物质的吸收、散射造成的损耗，以及谐振腔两个反射面上的透射、衍射等原因产生的损耗。即 第二章课后习题 1、工作物质、谐振腔、泵浦源 2、粒子数反转分布 5a.激光介质选择b.泵浦方式选择c 、冷却方式选择d 、腔结构的选择e 、模式的选择f 、整体结构的选择 第三章课后习题 10.要求：对正向入射光的插入损耗值越小越好，对反向反射光的隔离度值越大越好。原理：这种光隔离器是由起偏器与检偏器以及旋转在它们之间的法拉第旋转器组成。起偏器将输入光起偏在一定方向，当偏振光通过法拉第旋转器后其偏振方向将被旋转45度。检偏器偏振方向正好与起偏器成45度，因而由法拉第旋转器出射的光很容易通过它。当反射光回到隔离器时，首先经过起偏器的光是偏振方向与之一至的部分，随后这些这些光的偏振方向又被法拉第旋转器旋转45度，而且与入射光偏振方向的旋转在同一方向上，因而经过法拉第旋转器后的光其偏振方向与起偏器成90度，这样，反射光就被起偏器所隔离，而不能返回到入射光一端。 15.优点：A 、采用光纤耦合方向，其耦合效率高；纤芯走私小，使其易于达到高功率密度，这使得激光器具有低的阈值和高的转换效率。B 、可采用单模工作方式，输出光束质量高、线宽窄。C 、可具有高的比表面，因而散热好，只需简单风冷即可连续工作。D 、具有较多的可调参数，从而可获得宽的调谐范围和多种波长的选择。E 、光纤柔性好，从而使光辉器使用方便、灵巧。 由作为光增益介质的掺杂光纤、光学谐振腔、抽运光源及将抽运光耦合输入的光纤耦合器等组成。 原理:当泵浦激光束通过光纤中的稀土离子时，稀土离子吸收泵浦光，使稀土原子的电子激励到较高激发态能级，从而实现粒子数反转。反转后的粒子以辐射跃迁形式从高能级转移到基态。 g v c E F F 211ln 21R R L g g i th