Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатирования микроэлектронной техники

• Автор: Челушкина, Татьяна Алексеевна
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
ДГТУ - Дагестанский государственный технический университет; ИС - интегральная схема;
ПРЭУ - интегральные радиоэлектронные устройства;
ММ - математическая модель;
МЭТ - микроэлектронная техника;
МКЭ - метод конечных элементов;
МСС - многослойная светоизлучающая структура;
МДП - металл — диэлектрик - полупроводник;
ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина;
РЭА - радиоэлектронная аппаратура;
СБИС - сверхбольшая интегральная схема;
Термо-ЭДС - термоэлектродвижущая сила;
ТЭ - термоэлемент;
ТЭБ - термоэлектрическая батарея;
ТЭИТ - термоэлектрический интенсификатор теплопередачи;
ТЭУ - термоэлектрическое устройство;
ТЭМ - термоэлектрический модуль;
ТЭГ - термоэлектрический генератор;
ТТЛ - транзисторно - транзисторная логика;
УБП - управляемый блок питания;
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;
ЭСЛ - эмиттерно — связанная логика.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ ОХЛАЖДЕНИЯ МЭТ И ПОСТАНОВКА
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Термоэлектрические явления в полупроводниковых
приборах.
1.2. Термоэлектрические устройства для охлаждения 12 микроэлектронной техники.
1.3. Выбор материала для ветвей термоэлемента
1.4. Конструкции термоэлектрических батарей и их применение
в устройствах различного назначения
1.5. Термоэлектрические интенсификаторы теплопередачи
преимущественно для отвода тепла от элементов радиоэлектроники большой мощности
1.6. Характеристики тепловых потоков излучения твердых тел
1.7. Охлаждение при питании термоэлемента зависящим
от времени током
1.8. Постановка задачи исследования.
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ (ММ)
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ в
СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ
2.1. Разработка ММ биметаллических электродов в
полупроводниковых приборах для термоэлектрического охлаждения тепловыделяющих компонентов.
2.2. Разработка ММ термоэлектрических устройств со
стационарным отводом тепла в виде излучения.
2.3. Разработка ММ термоэлектрических устройств с
импульсным питанием.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
3 Л. Компьютеризированный стенд для исследования
теплофизических параметров термоэлектрических устройств для охлаждения микроэлектронной техники.
3.2. Экспериментальные исследования биметаллических электродов в полупроводниковых приборах для термоэлектрического охлаждения тепловыделяющих компонентов.
3.3. Экспериментальные исследования термоэлектрических устройств с отводом тепла в виде излучения.
3.4. Экспериментальные исследования термоэлектрических устройств с импульсным питанием.
4. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИБОРЫ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ
4.1. Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты и термостабилизации микросборок при помощи биметаллических электродов.
4.2. Термоэлектрическое устройство с отводом тепла в виде ультрафиолетового излучения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

спаями низких ветвей 1 и через тепловыделяющие спаи радиатору 3, который рассеивает ее в окружающую среду. А другая часть передается дополнительному радиатору 5, рассеивание от которого происходит и непосредственно в окружающую среду, и через теплопоглощающие спаи высоких ветвей 2 передается радиатору 3 и, опять-таки передается в окружающую среду.
Так как нет необходимости охлаждать элемент 4 до или ниже температуры окружающей среды, то регулятор температуры 7, в соответствии с показаниями датчика 6 и заданным на шкале регулятора 7 значением рабочей температуры, включает и выключает при необходимости ветви 1 и 2 ТЭБ, поддерживая автоматически температуру элемента 4 в заданном диапазоне.
Широко используются в электронике решения, согласно которым к охлаждаемому элементу РЭА непосредственно присоединяется с обеспечением теплового контакта ТЭБ. Недостатком этого решения является малая эффективность, т.к. площадь основания охлаждаемого элемента РЭА мала и это не позволяет присоединить к нему значительное количество ТЭ, следствием чего и является малая эффективность устройства.
Недостатком такой конструкции можно считать отвод тепла от корпуса объекта охлаждения, а не от нагретых зон внутри кристалла, что ухудшает процесс теплопереноса через тепловые сопротивления в виде подложки, корпуса и т.д.
Элементы и блоки современной РЭА выдвигают жесткие требования к обеспечению заданных тепловых режимов и допустимому разбросу температур между ними.
В работах [7, 17] приведены устройства для обеспечения стабильного теплового режима элементов РЭА, содержащие расположенные на металлическом основании группы печатных плат с размещенными на них микроузлами и трубопровод для охлаждающей среды. Существуют также устройства для охлаждения элементов РЭА, представляющие собой единую