Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатирования микроэлектронной техники

• Автор: Челушкина, Татьяна Алексеевна
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Официальные олппоненты:
доктор технических наук, профессор Сулин Александр Борисович, заведующий лабораторией теплофизических технологий ФГУТІ «НИИ промышленной и морской медицины»;
кандидат технических наук, доцент Шабанов Шабан Шафиевич, доцент кафедры Экспериментальной физики ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный университет»
Ведущая организация: ОАО “МПК Русская радиоэлектроника'
Защита состоится «29» мая 2012 г. в/У-'счасов на заседании диссертационного совета К212.052.01 в ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет», 367015, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля 70, ауд. 202.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет»
РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент
Евдулов О.В.
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;
ЦАГ1 - 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 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
импульсным питанием.

Рис. 1.5.1. ТЭБ с теплообменником для тепловыделяющих спаев, собранная из полупроводниковых ветвей разной высоты.
В углублении ТЭБ в тепловом контакте с элементом РЭА 4 помещен датчик температуры 6, выход которого электрически связан с выходом регулятора температуры 7, а выход последнего связан с ТЭБ. Для уменьшения влияния бокового теплообмена имеется теплоизоляция 8.
Устройство функционирует следующим образом. Поскольку температурный режим эффективной работы элемента РЭА 4 выше температуры окружающей среды, то при такой работе поток тепла все время направлен от элемента РЭА 4 через теплообменники 3 и 5 в окружающую среду. Ветви 1 и 2 ТЭБ, включаясь в этот процесс, интенсифицируют теплопередачу. Часть тепла от элемента 4 передается теплопоглощающими