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熱導率(heat conductivity、thermal conductivity)
是一個物質的導熱性能,在同一物質內從高溫處傳到低溫處。 也稱做:導熱性、導熱度、熱導率、熱傳係數、傳熱性、傳熱度、導熱係數、熱傳導係數、熱傳導度。
熱導率公式(thermal conductivity)
k = (Q/t) *L/(A*T) k:熱導率、Q:熱量、 t:時間、L:長度、A:面積、T:溫度差 在SI單位,熱導率的單位是 W/(m*K),在英制單位,是Btu‧ft/(h‧ft2‧°F)
熱傳導係數(heat transfer coefficient)
在熱力學、機械工程與化學工程中,熱傳導係數是用來計算熱傳導的,主要是對流的熱傳導或流體與固體之間相態變換的熱傳導,其定義為在單位溫差下﹐單位時間通過單位面積單位距離的熱量﹐稱為該物質之熱傳導係數﹐若以厚度L之物質量測﹐則量測值要乘以L﹐所得之值是為熱傳導係數﹐通常記成k。
熱傳導係數的單位換算
1 (cal) = 4.186(j), 1 (cal/s) = 4.186( j / s) = 4.186 (W)。
高溫對電子產品的影響:
溫度升高會造成電阻的阻值降低,也會縮短電容的使用壽命,另外高溫會造成變壓器、相關絕緣材料的性能下降,溫度過高還會造成PCB板上的焊點合金結構的變化:IMC增厚、焊點變脆、錫鬚增長、機械強度降低,結溫的升高會使電晶體的電流放大倍數迅速增加,導致集電極電流增加,又使結溫進一步升高,最終導致元件失效。
專有名詞解釋:
Junction Temperature (結溫):電子設備中半導體的實際溫度。在操作中,它通常較封裝外殼溫度(Case Temperature)高,溫度差等于其間的熱流乘以熱阻。 Free convection (自然對流) : Radiation (輻熱): Forced Air(氣冷): Forced Liquid (氣冷): Liquid Evaporation(氣化) : Surface(表面) Surroundings(週溫、環境溫度)
熱設計常用的簡單注意事項:
1 應善用熱傳導、自然對流和輻射等簡單、可靠的冷卻方式,除了降低成本也減少故障。 2 盡可能縮短傳熱路徑,并且增大熱交換面積。 3 元器件安裝時,要充分考慮周邊元器件輻射熱交換的影響,熱敏器件應遠離熱源或想辦法採用熱遮罩的保護措施,將元器件與熱源進行隔離。 4 進氣口和排氣口之間應有足夠距離,要避免熱風回流。 5 進入的空氣與排出的空氣之間的溫差應小于14℃。 6 應注意強迫通風與自然通風的方向儘量一致。 7 發熱量大的器件應盡可能靠近容易散熱的表面(如金屬機殼的內表面,金屬底座及金屬支架等)安裝,并與表面之間有良好的接觸熱傳導。 8 電源部分的大功率管和整流橋堆屬于發熱大的器件,最好直接安裝在機殼上,以加大散熱面積。在印製板的佈局中,功率較大的電晶體周圍的板面上應留有更多的敷銅層,以提高底板的散熱能力。 9 使用自由對流時,避免使用太密的散熱片。 10 進行熱設計時應該考慮確保導線的載流容量,所選用電線的直徑必須適合電流的傳導,而不致引起超過允許的溫升與壓降。 11 如果發熱分佈均勻,元器件的間距應均勻,以使風均勻流過每一個發熱源。 12 使用強迫對流冷卻時(風扇),將對溫度敏感的原件放在最接近進風口的位置。 13 利用自由對流冷卻的裝備,避免將其他零件安排在高功率消耗件的上方,正確的作法應該是參差水平排列。 14 如果發熱分佈不均勻,在發熱量大的區域元器件應稀疏排列,而發熱量小的區域元器件佈局應稍密些,或加導流條,以使風能有效的流到關鍵發熱器件。 15 進風口的結構設計原則:一方面儘量使其對氣流的阻力最小,另一方面要考慮防塵,需綜合考慮二者的影響。 16 功率消耗件間儘可能有最大的間隔。 17 避免將溫度敏感件彼此擠在一起,或安排在高功率消耗件或熱點旁邊。 18 利用自由對流冷卻的裝備,避免將其他零件安排在高功率消耗件的上方,正確的作法應該是參差水平排列。