散热器热阻的测试

两种形式散热器的比较
最近对针式散热器比较感兴趣，因此做了一下对比分析。

主要是跟最常见的肋片式散热器做一下对比。

随手用CREO拉了3个散热器以及流道，正好把散热器包裹：
基板尺寸均为50mm*50mm*4mm，鳍片高度均为21mm。

1、肋片式散热器鳍片间距a、齿厚b，换热面积为c；
2、pin_fin式散热器一圆柱间距为a、直径b，换热面积为d；
3、pin_fin式散热器二圆柱间距为e、直径f；换热面积为c;
采用从上往下吹风的方式，在基板后面设置500W热源。

以下为仿真结果：
从仿真结果可以看出：
pin_fin式散热器圆柱达到一定高度，温度不再变化，因此与肋片式相比，高度可以做低一些，达到减小产品体积的目的。

读取压损以及热阻数值：
1、肋片式散热器与Pin_fin式散热器一（结构同规格），热阻几乎一致（pin_fin式散热器虽然紊流度增加，但翅片换热面积减少），pin_fin式散热器流阻更小，达到35.3%；
2、肋片式散热器与Pin_fin式散热器二（换热面积相同），pin_fin 式散热器热阻降低了24.6%，流阻增大了17.7%。

综上所述：
针式散热器跟肋片式散热器比起来，性能还是有优势的。

从成本角度来考虑：针式散热器几乎只能用冷锻的方式来加工，成本较高，比型材散热器至少要贵50%，从性能及成本综合来看，好像性价比不是那么高。

但是针式散热器还有一个优点，就是体积可以做小，因此用到附加值高且空间受限制的产品中，还是比较合适的。

各位有什么想法欢迎在留言区留言。

散热器设计的基本计算一、概念1、热路：由热源出发，向外传播热量的路径。

在每个路径上，必定经过一些不同的介质，热路中任何两点之间的温度差，都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻，就像电路中的欧姆定律，与电路等效关系如下。

2、热阻：在热路中，各种介质及接触状态，对热量的传递表现出的不同阻碍作用——在热路中产生温度差,形成对热路中两点间指标性的评价。

符号——Rth 单位——℃/W。

✓稳态热传递的热阻计算: R th= (T1－T2)/PT1——热源温度（无其他热源）（℃)T2——导热系统端点温度（℃)✓热路中材料热阻的计算: R th=L/(K·S)L——材料厚度（m)S——传热接触面积（m2)3、导热率：是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。

符号——K or λ单位——W／m-K，二、热设计的目标1、确保任何元器件不超过其最大工作结温（T jmax）✓推荐：器件选型时应达到如下标准民用等级：T jmax≤150℃工业等级：T jmax≤135℃军品等级：T jmax≤125℃航天等级：T jmax≤105℃✓以电路设计提供的，来自于器件手册的参数为设计目标2、温升限值器件、内部环境、外壳：△T≤60℃器件每升高2℃，可靠性下降10％；器件温升为50℃时，寿命只有温升25℃的1/6，电解电容温升超过10℃，寿命下降1/2。

三、计算1、TO220封装＋散热器1)结温计算✓热路分析热传递通道：管芯j→功率外壳c→散热器s→环境空气a注：因Rth ca较大，忽略不影响计算，故可省略。

Rth ja≈Rth jc＋Rth cs＋Rth sa≈(T结温－T环温)/P✓条件Rth jc——器件手册查询Rth cs——材料热阻：R th绝缘垫=L绝缘垫厚度／（K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积）Rth sa——散热器热阻曲线图查询T结温——器件手册查询（待计算数值）T环温——任务指标中的工作环境要求P ——电路设计计算✓计算T结温＝（Rth jc＋Rth cs＋Rth sa）·P＋T环温＜手册推荐结温✓注：注意单位统一；判定结温温升限值是否符合。

mosfet热阻k系数MOSFET热阻是指MOSFET器件在工作中消耗的功率与其温度之间的关系，通常用热阻系数K来表示。

这个系数是一个重要的参数，能够帮助工程师评估和优化MOSFET器件的热管理和散热设计。

本文将详细介绍MOSFET热阻的概念、计算方法、影响因素以及如何优化热阻等相关内容。

首先，让我们了解一下MOSFET热阻的基本概念。

热阻是指两个接触表面之间的温度差与单位时间内的热流之间的比率。

对于MOSFET来说，热阻是指外部环境与MOSFET芯片之间的温度差与MOSFET芯片所消耗的功率之间的比率。

根据这个定义，我们可以用以下公式来计算MOSFET芯片的热阻：热阻= (Tj - Ta) / P其中，Tj表示MOSFET芯片的温度，Ta表示外部环境的温度，P表示MOSFET芯片所消耗的功率。

热阻的单位通常是摄氏度/瓦特（°C/W）。

MOSFET热阻系数K的值可以通过上述公式进行计算。

热阻系数K是指在单位温度差下，MOSFET芯片所消耗的功率的变化量。

它表示了MOSFET芯片的散热效率，数值越小表示散热效率越高，MOSFET芯片的温度上升越小。

计算热阻系数K的方法通常有两种：直流静态方法和交流动态方法。

直流静态方法是指在MOSFET器件处于恒定工作状态下，通过测量MOSFET芯片的温度和功率来计算热阻系数K。

交流动态方法是指在MOSFET器件处于动态工作状态下，通过测量MOSFET芯片的瞬时功率和温度响应来计算热阻系数K。

在实际应用中，进行热阻系数K的测量通常需要一些专用的测试仪器和方法。

根据测试的具体要求和条件，可以选择不同的测试方法和测试工具。

一般情况下，工程师可以使用热敏电阻、红外线测温仪、热像仪等设备来测试MOSFET芯片的温度。

同时，还需要测量MOSFET器件的电流和电压来计算功率。

除了直接测量，还可以通过模拟仿真来估算MOSFET芯片的热阻系数K。

利用电热耦合模型和热传导原理，可以建立MOSFET芯片的等效电路模型，并进行电热耦合仿真分析。

散热器热阻测试1. 简介散热器是一种用于降低设备温度的重要组件。

在电子设备中，高温容易导致设备性能下降、寿命减少甚至损坏设备。

散热器的设计和测试对于保持设备的稳定运行至关重要。

本文将介绍散热器热阻测试的方法和步骤。

2. 热阻测试原理热阻是评估散热器性能的关键指标之一。

热阻描述了散热器传热能力的大小，一般用温度差除以功率得到。

热阻越小，说明散热器的传热能力越好。

热阻测试原理基于热传导定律，根据导热测试法测定散热器在规定工况下的热阻。

该方法通过对散热器两侧温度的测量，计算散热器的热阻。

具体步骤如下：1.将散热器安装在被测试设备上。

2.给被测试设备供电，并使其处于预定的工作状态。

3.在散热器的进风口和出风口处测量温度，并记录时间。

4.根据测得的温度和时间数据，计算散热器的热阻。

3. 散热器热阻测试步骤散热器热阻测试的步骤如下：步骤一：准备测试设备•设备：散热器、温度计、电源、被测试设备。

•将散热器正确安装在被测试设备上。

•准备好温度计和电源，确保能够正常测量温度和供电。

步骤二：设定工作状态根据被测试设备的要求，设定其工作状态，确保其产生一定的热量。

步骤三：测量温度•使用温度计在散热器的进风口和出风口处测量温度。

•确保温度计能够准确测量温度，并记录测量值。

步骤四：计算热阻•根据测得的温度值和时间，计算散热器的热阻。

•通常，热阻的计算公式为热阻 = (T1 - T2) / P，其中T1为进风口温度，T2为出风口温度，P为被测试设备的功率。

步骤五：分析和记录结果分析并记录测试结果，比较不同散热器的热阻差异，评估散热器的性能。

4. 注意事项•在进行散热器热阻测试时，应确保被测设备处于稳定状态，并且测试环境温度保持一致。

•测量温度时，应使用精确的温度计，并将其放置在散热器进出风口处，确保测量的准确性。

•确保测试过程中电源供电稳定，以避免测试结果受到电源波动的影响。

•在进行数据记录时，应记得记录测试时间、温度、功率等关键参数，以便后续分析。

热阻值的单位热阻值的单位是指用来衡量物体或材料对热量传导的阻碍程度的物理量。

热阻值的单位通常用“度/瓦特”（°C/W）来表示。

下面将从热阻值的定义、计算、应用等方面进行详细阐述。

热阻值是指单位面积上单位时间内的热量通过物体或材料的能力。

它是描述物体或材料对热传导的阻碍程度的重要参数。

热阻值越大，表示物体或材料对热量的传导能力越差，热阻越强。

热阻值越小，表示物体或材料对热量的传导能力越好，热阻越弱。

热阻值的计算方法是根据热传导原理来推导的。

在常见的情况下，可以使用热阻值计算公式来计算。

该公式为：热阻值 = 温度差 / 热流量。

其中，温度差是指物体或材料两侧的温度差异，热流量是指单位时间内通过物体或材料的热量。

热阻值的应用非常广泛。

在工程领域中，热阻值常用于评估和选择合适的隔热材料。

隔热材料的热阻值越大，表示其隔热性能越好，适用于需要保持温度稳定的环境。

在电子领域中，热阻值常用于评估散热器的性能。

散热器的热阻值越小，表示其散热性能越好，能够更快地将热量从电子元件中传导出去，保持元件的正常工作。

热阻值还常用于评估和设计建筑物的隔热性能。

对于建筑物来说，热阻值可以通过选择合适的隔热材料和构造方式来提高建筑物的隔热性能，减少能量损失。

在能源领域，热阻值也被用于评估和设计高效能源系统。

通过降低系统的热阻值，可以提高能源利用效率，减少能源的浪费。

总结起来，热阻值作为衡量物体或材料对热量传导的阻碍程度的物理量，具有重要的应用价值。

它可以用于评估和选择隔热材料、散热器的性能，设计和评估建筑物的隔热性能，以及提高能源系统的效率。

热阻值的单位为“度/瓦特”，是一个非常重要的物理量，对于热学研究和工程应用具有重要意义。

本文是将我以前的《有关热阻问题》的文章重新梳理，按更严密的逻辑来讲解。

什么是热阻？所谓“热阻”（thermal resistance），是指反映阻止热量传递的能力的综合参量。

热阻的概念与电阻非常类似，单位也与之相仿——℃/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。

对散热器而言，导热路径的两端分别是发热物体（CPU）与环境空气。

晶体管(或半导体)的热阻与温度、功耗之间的关系为：Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)=Tj-P*Rja下图是等效热路图：公式中，Ta表示环境温度，Tj表示晶体管的结温， P表示功耗，Rjc表示结壳间的热阻，Rcs表示晶体管外壳与散热器间的热阻，Rsa表示散热器与环境间的热阻。

Rja表示结与环境间的热阻。

当功率晶体管的散热片足够大而且接触足够良好时，壳温Tc=Ta，晶体管外壳与环境间的热阻Rca=Rcs+Rsa=0。

此时Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)演化成公式Ta=Tc=Tj-P*Rjc。

厂家规格书一般会给出，最大允许功耗Pcm、Rjc及(或) Rja等参数。

一般Pcm 是指在Tc=25℃或Ta=25℃时的最大允许功耗。

当使用温度大于25℃时，会有一个降额指标。

以ON公司的为例三级管2N5551举个实例：2N5551规格书中给出壳温Tc=25℃时的最大允许功耗是1.5W，Rjc是83.3度/W。

代入公式Tc=Tj- P*Rjc有：25=Tj-1.5*83.3可以从中推出最大允许结温Tj为150度。

一般芯片最大允许结温是确定的。

所以，2N5551的允许壳温与允许功耗之间的关系为：Tc=150-P*83.3。

比如，假设管子的功耗为1W，那么，允许的壳温Tc=150-1*83.3=66.7度。

注意，此管子Tc =25℃时的最大允许功耗是1.5W，如果壳温高于25℃,功率就要降额使用。

规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度）。

我们可以用公式来验证这个结论。

半导体器件的热阻和散热器设计一、半导体器件的热阻：功率半导体器件在工作时要产生热量，器件要正常工作就需要把这些热量散发掉，使器件的工作温度低于其最高结温Tjm 。

器件的散热能力越强，其实际结温就越低，能承受的功耗越大，输出功率也越大。

器件的散热能力取决于热阻，热阻用来表征材料的热传导性能，以单位功耗下材料的温升来表示，单位是℃/W 。

材料的散热能力越强则热阻越小，温升高则表示散热能力差，热阻大。

二、半导体器件热阻的分布：Rt1表示从结到外壳的热阻 Rt2表示外壳到器件表面的热阻Rta 表示从结到器件表面的热阻，即Rta=Rt1+Rt2 Rtd 为散热板到周围空气的热阻设未加散热板时的总热阻为Rt ，加散热板后的总热阻为Rts ，则有：Rts=Rta+Rtd<<Rt设半导体器件的最高允许结温为Tjm ，最高环境结温为Tam ，加散热板后器件的实际功耗为Pd ：tdta amjm ts d R R T T R T P −−=Δ=令Pdd 为设计功耗，Pdm 为最大允许功耗，则：Pd ≤Pdd ≤Pdm 可以得到Rtd：ta ddamjm tdR P T T R −−=在确定散热板面积时要用到Rtd 值。

三、常见功率器件封装的热学参数：国外封装 TO-220 TO-3 TO-66 TO-39国内封装S-7 F-2 F-1 B-4 结到外壳的热阻Rt1（℃/W ） 3 3 3 11 最大允许功耗Pdm （W ）10 20 10 0.7 不加散热片时结到周围空气的总热阻Rt （℃/W ） 62.5 40 50 210 直接与散热板接触 7 6 6.5 26 涂导热硅脂1 1 1 加散热片后结到器件表面的热阻Rta （℃/W ） 加0.05mm 厚的云母绝缘衬垫1.8 1.8 1.8 常见器件型号780079007800 790078M00 79M0079L00 79L00四、自然冷却下散热板热阻与表面积的关系：图中给出铝板和铁板的曲线，板厚均为2mm ，散热板垂直放置，自然冷却，器件装在散热板中心位置。

热阻系数测量热阻系数是一种物理量，用于衡量物质对热能传递的阻力程度。

在实际应用中，热阻系数的测量对研究热传递过程、材料的热性质及其应用具有重要意义。

下面对热阻系数的测量进行详细的探讨。

热阻系数的定义热阻系数是衡量物质对热传递的阻力的物理量。

设物质的厚度为d，横截面积为A，温度差为ΔT，热流量为q，则热阻系数R的定义为：R = d/(kA)，其中k为物质的热导率，定义为单位长度和单位横截面积内的热流量对温度梯度的比值，即k = q/(AΔT/d)。

热阻系数的单位是m^2·K/W。

1. 传导试验法传导试验法是通过在测试样品两侧施加不同温度，利用传热方程建立温度分布模型，通过测量不同位置的温度及时间来计算热阻系数。

这种方法是一种常规的热阻系数测试方法，适用于固体材料的测量。

2. 横向热流法该方法通过将测试材料的短边上夹入热源和热散射器，使其横向传热，通过热电偶检测热散射器上的温度变化来计算热阻系数。

3. 动态热特性法该方法是通过变化的温度和时间施加在测试样品上，然后利用温度的变化以及测试时间来计算热阻系数。

4. 喷射液体法热阻系数的测量具有重要的意义。

在工程领域中，热阻系数的测量可用于评估建筑、车辆和电子设备等产品的性能，以及计算机芯片散热设计等方面。

在科学研究领域中，热阻系数的测量可用于研究新材料的热特性、热传递机制及其适用性。

总结通过以上介绍，我们可以了解到热阻系数是一种衡量物质对热传递的阻力程度的物理量，其测量方法主要有传导试验法、横向热流法、动态热特性法和喷射液体法等，其应用范围广泛，主要用于工程设计和科学研究等领域。

在实际应用中，热阻系数的测量与计算十分重要。

在建筑商和工程师们设计减热方案时，热阻系数能够帮助他们确定哪些材料最适合用于墙体、天花板和地板的隔热层中。

相反地，热阻系数的测量也可以帮助工程师确定哪些材料是最差的，应该避免使用。

在这方面，热阻系数的测量与计算是减少能源浪费和降低能源消耗的关键因素之一。