Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатирования микроэлектронной техники
Диссертация
Научно-техническая революция характеризуется дальнейшим проникновением электронных устройств и систем практически во все области современной науки и техники. Сложность электронных систем растет, их функциональные возможности расширяются, увеличивается доля аппаратуры, изготовленной с применением интегральных радиоэлектронных устройств (ПРЭУ). Одновременно возрастает качество, эффективность… Читать ещё >
Содержание
- 1. МЕТОДЫ ОХЛАЖДЕНИЯ МЭТ И ПОСТАНОВКА 9 ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. 1. Термоэлектрические явления в полупроводниковых 9 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 24 в устройствах различного назначения
- 1. 5. Термоэлектрические интенсификаторы теплопередачи 32 преимущественно для отвода тепла от элементов радиоэлектроники большой мощности
- 1. 6. Характеристики тепловых потоков излучения твердых тел
- 1. 7. Охлаждение при питании термоэлемента зависящим 41 от времени током
- 1. 8. Постановка задачи исследования
- 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ (ММ) 54 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ в
- СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ
- 2. 1. Разработка ММ биметаллических электродов в 54 полупроводниковых приборах для термоэлектрического охлаждения тепловыделяющих компонентов
- 2. 2. Разработка ММ термоэлектрических устройств со 66 стационарным отводом тепла в виде излучения
- 2. 3. Разработка ММ термоэлектрических устройств с 79 импульсным питанием
- 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 95 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
- 3. 1. Компьютеризированный стенд для исследования 95 теплофизических параметров термоэлектрических устройств для охлаждения микроэлектронной техники
- 3. 2. Экспериментальные исследования биметаллических 98 электродов в полупроводниковых приборах для термоэлектрического охлаждения тепловыделяющих компонентов
- 3. 3. Экспериментальные исследования термоэлектрических 105 устройств с отводом тепла в виде излучения
- 3. 4. Экспериментальные исследования термоэлектрических 110 устройств с импульсным питанием
- 4. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИБОРЫ 114 ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ
- 4. 1. Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты и 114 термостабилизации микросборок при помощи биметаллических электродов
- 4. 2. Термоэлектрическое устройство с отводом тепла в виде 118 ультрафиолетового излучения
Список литературы
- Патент № 2 133 560 РФ. Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи преимущественно для отвода тепла от импульсных источников и элементов радиоэлектроники большой мощности/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Гаджиева С. М., Мамедов К.А.// Б.И. № 20, 1999.
- Патент № 2 136 079 РФ. Термоэлектрический модуль/ Исмаилов Т. А., Цветков Ю. Н., Сулин А. Б., Аминов Г. И.// Б.И. № 24, 1999.
- Патент № 2 156 424 РФ. Термоэлектрический полупроводниковый теплообменник/ Исмаилов Т. А., Магомедов К. А., Гаджиева С. М., Мурадова М.М.// Б.И. № 26, 2000.
- Патент № 2 161 385 РФ. Устройство для термостабилизации элементов радиоэлектроники большой мощности/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Евдулов О. В., Юсуфов Ш. А.// Б.И. № 36, 2000.
- Патент РФ № 2 156 012. Устройство для охлаждения силовых полупроводниковых приборов/ Каликанов В. М., Фомин Ю. А., Бартанов А. Б., Пузаков В.И.// 2000.
- Патент № 2 176 421 РФ. Способ получения защитных пленок/ Исмаилов Т. А., Шахмаева А. Р., Саркаров Т. Э., Гаджиев Х.М.// Б.И. № 33, 2001.
- Патент № 2 180 161 РФ. Устройство для термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры с высокими тепловыделениями/ Исмаилов Т. А., Евдулов О. В., Аминов Г. И., Юсуфов Ш. А.// Б.И. № 6, 2002.
- Патент РФ № 2 193 258. Устройство охлаждения полупроводниковых пластин/ Абрамов Г. В., Битюков В. К., Коваленко В. Б., Попов Г. В.// 2002.
- Патент № 2 199 777 РФ. Устройство для термостабилизации нескольких объектов на разных температурных уровнях/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Евдулов О. В., Юсуфов Ш. А.// Б.И. № 6, 2003.
- Патент № 2 208 830 РФ. Терморегулирующее устройство для обеспечения минимальных тепловых напряжений в режимах включенияи выключения ЭВМ/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Нежведилов Т.Д.// Б.И. № 20, 2003.
- Патент № 2 236 096 РФ. Устройство для термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры большой мощности/ Исмаилов Т. А., Аминов Г. И., Евдулов О. В., Юсуфов Ш. А.// БИ № 25, 2004.
- Патент № 2 236 098 РФ. Устройство для термостабилизации элементов РЭА с высоким уровнем тепловыделений/ Исмаилов Т. А., Аминов Г. И., Евдулов О. В, Юсуфов Ш. А.// БИ № 25, 2004.
- Патент РФ № 2 229 757. Устройство для нагрева и охлаждения радиоэлектронной аппаратуры / Таланин Ю. В., 2004.
- Патент № 2 256 946 РФ. Термоэлектрическое устройство терморегулирования компьютерного процессора с применением плавящегося вещества/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Гаджиева С. М., Нежведилов Т. Д., Гафуров К.А.// Б.И. № 20, 2005.
- Патент № 2 288 555 РФ. Термоэлектрический теплоотвод/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Гаджиева С. М., Нежведилов Т. Д., Гафуров К.А.// 2006.
- Патент РФ № 2 273 970. Охладитель силовых электронных модулей/ Саленко С. Д., Кураев A.A., Зорин В. Б., Колоколкин Ю. Г., Коссов B.C., Киржнер Д.Л.// 2006.
- Патент РФ № 2 301 510. Система охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры/ Глушко В. М., Шубенцев A.B., Цыганюк С.В.//2007.
- Патент № 2 335 825 РФ. Термоэлектрическое устройство с высоким градиентом температур/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Гаджиева С.М.// Б.И. № 28, 2008.
- Патент № 2 352 978 РФ. Устройство для термостабилизации компьютерного процессора с применением вакуумного диода/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Гаджиева С. М., Нежведилов Т.Д.// Б.И. № 11, 2009.
- Патент № 2 368 877 РФ. Термостат с дискретными полупроводниковыми термоэлектрическими преобразователями/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Гаджиева С. М., Гафуров К.А.// Б.И. № 27, 2009.
- Патент РФ № 2 405 230. Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения/ Исмаилов Т. А., Гаджиев Х. М., Гаджиева С. М., Нежведилов Т. Д., Челушкина Т.А.// Б.И. № 33, 2010.
- Аксенов А.И., Глушкова Д. Н., Иванов В. И. Отвод тепла в полупроводниковых приборах. М.: Энергия, 1971.
- Алексеев В.А., Чукин В. Ф., Митрошкина М. В. Математическое моделирование тепловых режимов аппаратуры на ранних этапах ее разработки. М.: Информатика — Машиностроение, изд. «Вираж — Центр», 1998.
- Алексеев В.А., Чукин В. Ф., Шишанов A.B. Прогнозирование теплового режима бортовой радиоэлектронной аппаратуры // Сетевой Электронный научный журнал «Системотехника». 2004. № 2.
- Анатычук А.И., Семенюк В. А. Оптимальное управление свойствами термоэлектрических материалов и приборов, Черновцы: Прут, 1992.
- Анатычук JI. И., Булат JI. П. Полупроводники в экстремальных температурных условиях. Санкт-Петербург: Наука, 2001.
- Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т. 2. Термоэлектрические преобразователи энергии. Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества, 2003.
- Анатычук Л.И. О физических моделях ТЭ // Термоэлектричество, № 1, 2003.
- Анатычук Л.И. Элементная база термоэлектричества // Доклады IX Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», Санкт-Петербург, 2004.
- Барыбин A.A., Сидоров В. Г. Физико-технологические основы электроники — Санкт-Петербург: Издательство «Лань», 2001.
- Беляев К.В., Двинский A.C., Никулин Д. А., Стрелец М. Х. Программный комплекс для численного моделирования гидродинамики и тепломассопереноса в системах кондиционирования помещений и охлаждение электронной аппаратуры //Научно технические ведомости. 2004.
- Берденников А. А., Котляров В. В., Шраер А. И. Регулирование теплообмена в системах охлаждения вспомогательного оборудования и радиоэлектронной аппаратуры // Системы управления и обработки информации: Науч.-техн.сб. ФГУП НПО’АВРОРА. СПб, 2003. Вып. 6.
- Брусницын П.С., Кораблев В. А. Шарков A.B. Применение термоэлектрических элементов в системах охлаждения // Изв. Вузов. Приборостроение, 2000.
- Булат Л.П. Термоэлектрическое охлаждение: состояние и перспективы // Холодильная техника. 1999, № 5.
- Булат Л.П., Ведерников М. В., Вялов и др. Термоэлектрическое охлаждение / Под ред. Булата Л. П. СПб. СПбГУНи ПТ, 2002.
- Булат Л.П., Ерофеева И. А., Возисов A.B. К расчету эффективности термоэлектрических преобразователей энергии // Доклады X Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», Санкт-Петербург, 2006.
- Вайнер А.Л. Расчет термоэлектрического охладителя с максимальной холодопроизводительностью // Тепловые режимы и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры, 1994., № 1−2.
- Вайнедэ А.Л., Коломоец Н. В. Проектирование и испытание каскадных термобатарей // Тепловые режимы и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры, 1994, № 1−2.
- Васильев Л.Л., Кулаков А. Г., Филатова О. С. Миниатюрные тепловые трубы для систем терморегулирования персональных компьютеров //
- Сборник научных докладов XV Школы-семинара молодых ученных и специалистов «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», 2005, т. 1.
- Гаджиев Х.М., Зарат А.-К., Гафуров К. А. Применение термоэлектрических устройств в транспортных средствах// Вестник. — Махачкала: ДГТУ. 2000, № 4.-С.10−12.
- Гершберг И.А., Тахистов Ф. Ю. Определение условий эффективного применения термоэлектрических модулей для охлаждения тепловыделяющих объектов. Доклады X Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», Санкт-Петербург, 2006.
- Голощапов В.Н., Курская Н. М., Мацевитый Ю. М., Цаканян О. С. Интенсификация теплообмена в платах микросборок РЭА // Тепловые режимы и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры, 1993, № 2.
- Драбкин И.А. Использование термоэлектрического охлаждения для электронных чипов // Доклады IX Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», Санкт-Петербург, 2004.
- Драбкин И.А., Ершова Л. Б. Сравнение различных подходов к оптимизации однокаскадных термоэлектрических модулей // Доклады X Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», Санкт-Петербург, 2006.
- Дробкин И.А. Переходные процессы в охлаждающих термоэлектрических модулях и устройствах. // Доклады VIII межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», 2002.
- Дударев Ю.И. О влиянии коммутации на характеристики ТЭ // Доклады IX Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», Санкт-Петербург, 2004.
- Дульнев Г. И. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высшая школа, 1984.
- Дульнев Г. Н., Парфенов В. Г., Сигалов A.B. Методы расчета теплового режима приборов. М.: Радио и связь, 1990.
- Дульнев Г. Н., Парфенов В. Г., Сигалов A.B. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высш. шк, 1990.
- Дульнев Г. Н., Тарновский H.H. Тепловые режимы электронной аппаратуры. Л.: Энергия, 1971.
- Евдулов О.В. Охлаждение и термостабилизация электронной аппаратуры на основе термоэлектрических модулей // Известия вузов. Приборостроение, 2000, т. 43, № 5.
- Исакеев А.И., Киселев И. Г., Филатов В. В. Эффективные способы охлаждения силовых полупроводниковых приборов. Л.: Энергоиздат, 1982.
- Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопередачи. СПб.: Политехника, 2005.
- Исмаилов Т.А., Евдулов О. В., Юсуфов Ш. А., Аминов Г. И., Термостабилизирующие устройства для радиоэлектронной аппаратуры // Вестник Международной академии холода, № 3, 2002.
- Исмаилов Т.А., Магомедов К. А., Гаджиев Х. М., Гаджиева С. М. Повышение эффективности термоэлектрических интенсификаторов охлаждения радиоэлектронной аппаратуры // Известия Вузов. Приборостроение, 1997, № 9.
- Исмаилов Т.А., Гаджиев Х. М., Шахмаева А. Р. Технология многослойной металлизации обратной стороны кремниевых транзисторных структур // Изв. вузов. Приборостроение, 1999, т.42, № 1.С. 64−66.
- Исмаилов Т.А., Аминов М. С., Гаджиев Х. М. Термоэлектрические устройства для теплоотвода и термостатирования радиоэлектронных систем// Монография. Махачкала: ИПЦ ДГТУ, 2000, 280 с.
- Исмаилов Т.А., Евдулов О. В., Евдулов Д. В. Расчет теплового поля и поля термомеханических напряжений сильноточного ТЭ слоистой конструкции // Вестник Международной академии холода. 2008. -№ 4. -'С.12−15.
- Кальнин И.М., Фадеков К. Н. Оценка эффективности термодинамики циклов парокомпрессионных холодильных машин и тепловых насосов // Холодильная техника, № 3, 2006.
- Краус А.Д. Охлаждение электронного оборудования. М.: Энергия, 1971.,
- Лукишкер Э.М., Вайнер А. Л., Сомкин М. Н., Володагин В. Ю. Термоэлектрические охладители. М.: Радио и связь, 1986.
- Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.
- Марков О.И., Мыдников O.A. Численное моделирование ТЭ // Доклады VIII межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», 2002.
- Мотовиловец И.А., Киричек И. Ф., Новикова A.M., Володагин В. Ю., Гидалевич Л. Б. Расчет термомеханического напряжения в трубчатых термоэлектрических охлаждающих устройствах // Вопросырадиоэлектроники. Серия ТРТО, 1984. i
- Новицкий П.В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1991.
- Павлов Б.Н., Петров Е. Е. Численная реализация фронтовой модели промерзания водонасыщенных сред с учетом зависимости температуры фазового перехода от давления и концентрации // Инженерно-физический журнал. 1999. т. 72, № 1.
- Парахин А.С., Налетов В. Л. Расчет и исследование термоэлектрических охладителей. Курган: КГУ, 2001.
- Пехович А.И., Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1976.
- Пилипенко Н. В., Гладских Д. А. Решение прямых и обратных задач теплопроводности на основе дифференциально — разностных моделей // Изв. вузов. Приборостроение, т. 50, № 3, 2007.
- Поздняков Б.С., Коктейлев Е. А. Термоэлектрическая энергетика. М.: Атомиздат, 1974.
- Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика / От тепловых двигателей до диссипативных структур. // Пер с англ. Данилова Ю. А. и Белого В. В. М.: Мир. 2002.
- Роткоп Л.Л., Спокойный Ю. Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1976.
- Семенюк В.А. Термоэлектрическое охлаждение: проблемы и перспективы//Вестник МАХ, 1999.
- Соколов А.К. Температурное поле двухслойного цилиндра с объемными источниками теплоты и подвижными границами //Инженерно-физический журнал. 1999. том 72, № 1.
- Сушко В. Ю., Кораблев В. А., Шарков А. В. Метод выбора параметров многослойной защиты электронного устройства от мощного теплового воздействия // Изв. вузов. Приборостроение. 2006. т. 49, № 3.
- Тахистов Ф. Ю. Методика расчета термоэлектрического термостата с неизотермической камерой // Изв. вузов. Приборостроение. 2007. т. 50, № 1.
- Тереков А. Я. Исследование термических напряжений в защитном чехле термобатареи // Доклады IX Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение», Санкт-Петербург, 2004.
- Туник А.Т. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры жидкими диэлектриками. М.: Сов. радио, 1973.
- Тюков Н.И., Акимов И. А., Акимов А. И. Методология проектирования и автоматизации теплофизических процессов // Уфа: Редакционно-издательский центр Башгосуниверситета, 2001.
- Цветков О.Б., Лаптев Ю. А. Глобальные проблемы холодильной техники // Вестник международной академии холода. 2007, № 1.
- Челушкина Т.А. Термоэлектрическое устройство со стационарнымотводом тепла в виде излучения.// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки, 2010. № 18.
- Шарков А.В., Тахистов Ф. Ю., Кораблев В. А. Прикладная физика. Термоэлектрические модули и устройства на их основе. Учебное пособие // Под ред. проф. А. В. Шаркова. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003.
- Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена. Пер. с англ. М.: Мир, 1988.
- Ярышев Н. А. Регуляризация температурных полей в экстремальных условиях теплообмена// Изв. вузов. Приборостроение. 2006. Т. 49, № 12.
- Blank Irene. Cooling devices including fans, blowers, heat sinks and air conditioners // Electron. Compon. News, 1994, № 8.
- Chen Y.-M., Wu S.-C., Chu C.-I. Thermol Performance of sintereb miniature heart pipers // heat and Mass Transfer. 2001.
- Edry I., Dashevsky Z., Drabkin I., Darel M.P. Calculation of Temperature Profile and Power Performance of Thermoelectric Energy Materials. Proceedings of 2nd European Conference on Thermoelectrics. Poland, Krakow, 2000.
- Enclosure cooling units // Electron. Compon. News, 1995, № 8.
- Grommol B. Micro cooling sistems for high density packaging // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. 2000. Vol.23, № 1.
- Olachea Gil. Managing heat: A focus on power 1С packaging // Electron. Packag. and Prod, 1994, № 11.
- Toth J., DeHoff R. and Grubb K. Heat pipes: The silent way to manage desktop thermal problems // InterSociety Conference on Termal Phenomena. 1998.
- ЖДАЮ" научной ьности. Юсуфов 2010 г. и20 Шг.1. АКТвнедрения результатов НИР
- В результате внедрения НИР выполнены: Конструкторские, научно-исследовательские изыскания, разработаны и изготовлены устройства охлаждения и термостатирования компонентов микроэлектронной техники, позволяющие обеспечить необходимые температурные режимы.
- Вид внедрения результатов НИР: Термоэлектрическое устройство со стационарным отводом тепла в виде излучения для охлаждения и термостатирования компонентов микроэлектронной техники.
- Эконрмический эффект: При внедрении указанной разработки получен фактический экономический эффект в размере 93 тыс. руб. л1. От предприятия: ециалист ИЦ при МВД1. Мурзаев Б.Д.
- От университета Руководитель НИР д.т.н., профессор1. Исмаилов Т.А.н.с. Челушкина Т.А.
- Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- Дагестанский государственный технический университет"
- СОГЛАСОВАНО Проректор по научной и инновационной деятельности Ш. А. Юсуфов «У «ОЛ/ 20// г. 1. АКТвнедрения результатов НИР в учебный процесс
- Совета факультета информатики и управления («протокол № 2 от 22:10.2010 г: заседания кафедры ТиОЭ и протокол № 2 от 21.10.2010 г. заседания Совета-.V 'факультета информатики и управления). ^ .'-.V*'
- Полупроводниковые термоэлектрические преобразователи и приборы». лабораторного оборудования кафедры и др.
- Зам. заведующего кафедрой ТиОЭ, к.т.н., доцент уХ/Ма^я/^.— Хазамова М.А.
- Декан ФИиУ, к.т.н., доцент1. Мустафаев АХ./