隨著科學技術的不斷進步,熱管理在各個領域的需求變得越來越重要。電子設備的性能不斷地提高,,其發(fā)熱量也越來越大,這也意味著它們產(chǎn)生更多的廢熱,通過有效地管理電子設備產(chǎn)生的熱量對于創(chuàng)造市場上最安全和最高效的電子產(chǎn)品至關重要。如果沒有適當?shù)臒峁芾恚娮釉O備的性能會降低,壽命會縮短,能效也會降低。
這就是為什么電子產(chǎn)品的熱分析如此重要的原因——它能夠幫助設計人員找到最佳的散熱方法,確保電子設備的性能和效率。通過提供更有效的散熱技術,制造商不僅能夠顯著提高系統(tǒng)的處理能力,還能使設計更加緊湊和高效,滿足用戶對高性能和便攜性的需求。林賽斯提供導熱解決方案,使電子產(chǎn)品的熱分析能夠幫助設計師和制造商改進他們的產(chǎn)品,有效提升電子產(chǎn)品的性能和可靠性。
半導體諸如硅(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)或硫化鎘(CdS),已成為電氣工程中不可缺少的材料。它們不僅構成了計算機、顯示器和智能手機等電子設備的基礎,而且在發(fā)光方面也變得越來越重要。

半導體元件在使用過程中的熱行為可以通過熱分析測量方法來確定,也可以通過工藝步驟的效率來確定,包括層結構和粘合性能。也可以實現(xiàn)對注入剖面(如硅中的硼)或潔凈室空氣(如有機成分)的控制。
無論您的任務是產(chǎn)品開發(fā)、質(zhì)量控制、過程優(yōu)化還是損壞分析,林賽斯都可以為您提供合適的產(chǎn)品。熱分析方法有無數(shù)的應用領域,如差示掃描量熱法(DSC)、熱重分析法(TGA)或熱(TCA)和電輸運(HCS)測量,使用激光閃光(LFA)技術或我們成熟的 LSR 平臺,林賽斯在產(chǎn)品能力方面處于領先地位。
相變材料(PCM),也稱為潛熱儲存材料,它在一定的相變溫度下將其物質(zhì)狀態(tài)從典型的固體變?yōu)橐后w,反之亦然。相變材料在熔化或凝固過程中可以儲存或釋放大量的能量,因此,它可以用于冷卻或加熱應用,最常見的應用是冷敷袋和熱敷袋。除此之外,相變材料還廣泛應用于餐飲、建筑、汽車或服裝等行業(yè)。水或醋酸鈉是眾所周知的 PCM ,后者可用于上述的加熱墊。
下圖所示的例子是兩種水合鹽的熱導率測試結果。在室溫下,兩種 PCMs 均為液體。將液體樣品裝入燒杯中,燒杯被置于回火液浴中。為了測量,將傳感器(THB/B/Metal)懸掛在液體樣品中,測量的溫度梯度為 -20 °C,-10 °C,0 °C,+10 °C,20 °C(室溫)和 +30 °C ,因此測量是從材料的固態(tài)開始的。在每個溫度水平下記錄三個測量點并取平均值。
試樣 A 的熱導率隨著升溫至 0 ℃ 略有增加,而試樣B的熱導率略有下降。在 0 ~ 10 ℃ 的溫度范圍內(nèi),兩種樣品都從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),這也可以從熱導率的下降中清楚地看到。隨著溫度的繼續(xù)升高,兩種樣品的熱導率均略有增大。總的來說,樣品 B 比樣品 A 表現(xiàn)出更高的熱導率。
碲化鉍是唯一的 NIST 認證的塞貝克系數(shù)參考材料。但它只能在 120 °C 的最高溫度下使用。康銅的使用溫度可以高達 800 °C ,因此可用作高溫校準材料。通過計算斜率的方法,在每個溫度測量點使用不同的溫度梯度,并從所得直線的斜率計算塞貝克系數(shù),可提高測量準確度。
在 -143 °C 至 172 °C(130 K 至 445 K)的溫度范圍內(nèi)測量康銅參考樣品的塞貝克系數(shù),使用斜率方法(見插圖)來測量每個溫度點的塞貝克系數(shù)。在每個溫度下,對樣品施加多個溫度梯度,并從所得直線的斜率來計算塞貝克系數(shù)。結果可以用相對塞貝克系數(shù)或絕對塞貝克系數(shù)對 Pt 作圖。
熱電優(yōu)值(ZT)是用于表征熱電材料熱電性能的重要參數(shù)。通常 ZT 是由熱導率、電導率以及塞貝克系數(shù)計算出來的,這三個參數(shù)是分別測量的,每次測量都具有一定的誤差。哈曼法允許僅在一次測量中直接測量 ZT :在熱電材料上施加電流,由于珀爾貼效應,在樣品中產(chǎn)生溫度梯度,通過測量熱電壓和歐姆降,來計算熱電優(yōu)值 ZT 。
使用 Harman 法結合林賽斯 LSR-3 測量系統(tǒng),分析了 NIST (SRM 3451)? 碲化鉍(Bi2Te3)參考物質(zhì)。測量結果清楚地顯示了在單個溫度測量點的典型電壓分布。在這種情況下,通過設置歐姆壓降和熱電壓降的關系,可以簡單地計算出室溫下的熱電優(yōu)值 ZT ,在室溫下ZT值為 0.50 。
熱電材料和微電子學是現(xiàn)代工業(yè)中一個廣泛的研究領域。與此同時,計算機芯片、電子電路板和處理器的小型化已經(jīng)達到納米級,與此同時,熱管理變得越來越重要。由于熱和磁場對大多數(shù)材料都有影響,因此確定其影響和熱電行為具有重要意義。
該圖顯示了一種厚度為 150 nm 的銻(Sb)薄膜樣品在室溫至 180 ℃ 的范圍內(nèi)霍爾系數(shù)、遷移率和電阻率的測量。它廣泛應用于熱電材料領域(以合金的形式,例如 Bi1?XSbX),并在新興微電子領域中也有廣泛應用?。然而,金屬銻的最大應用是鉛酸電池中的鉛銻板。藍色曲線表示電阻率隨著溫度的升高而增加,對金屬樣品而言是正常的。橙色的曲線表示載流子的遷移率,其隨著電阻率的增加而減小。綠色曲線表示霍爾系數(shù),它描述了載流子對外部磁影響的靈敏度。
熱電材料用于熱電發(fā)電機,通過溫度梯度將熱能轉化為電能。使用熱電優(yōu)值(ZT)來表征熱電材料的性能。為了計算熱電優(yōu)值,必須知道熱導率、電導率和塞貝克系數(shù)。與相應的塊狀材料相比,金屬薄膜具有較低的熱導率,而電導率和塞貝克系數(shù)受影響較小,因此 ZT 值較高。金屬薄膜在工業(yè)上具有廣泛的應用,例如用于集成電路的制造。
采用直流磁控濺射法制備了厚度為 100 nm 的金(Au)納米層,在 225 ~ 375 K 的溫度范圍內(nèi)測量其熱導率、電導率和塞貝克系數(shù),由這些參數(shù)計算得到 ZT 值。測得該薄膜的導熱性和導電性約為塊狀材料的一半。結果表明了經(jīng)典尺寸效應的明顯影響,并得到了驗證,與 Wiedemann-Franz 定律完全一致。