Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде электромагнитной энергии на основе туннельных диодов

Авторы патента:

H01L23/38 - охладительные устройства с использованием эффекта Пельтье

Владельцы патента RU 2562746:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода от тепловыделяющих электронных компонентов. В способе отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов использовано термоэлектрическое устройство, состоящее из термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту, а горячие спаи термомодуля представляют собой туннельные диоды, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока в электромагнитную энергию, отводящую тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду. Использование представленного способа отвода тепла позволит повысить эффективность теплопередачи и уменьшить габариты теплоотвода, а также тем самым увеличить интенсивность работы систем охлаждения. 1 ил.

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода, например к способам охлаждения компьютерного процессора.

Известен термоэлектрический теплоотвод [1], выполненный из термомодулей, у которого основание теплоотвода представляет собой базовый термомодуль, стержни теплоотвода игольчатого типа расположены на основании в шахматном или коридорном порядке, каждый стержень состоит из оптимального числа расположенных каскадно друг над другом дополнительных термомодулей, имеющих площадь, значительно меньшую, чем базовый термомодуль.

Цель изобретения - улучшение процесса охлаждения тепловыделяющих электронных компонентов.

Для достижения поставленной цели разработано термоэлектрическое устройство, состоящее из термомодуля, горячие спаи которого представляют собой туннельные диоды, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в электромагнитную энергию, отводящую тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду. Такой способ имеет преимущества перед обычными термомодулями с горячими и холодными спаями в том, что можно получить более низкую температуру на холодном спае, так как уменьшается паразитный кондуктивный перенос со стороны горячего спая, который нагревается гораздо меньше за счет того, что часть энергии уходит в виде электромагнитных волн, а не преобразуется в тепло на горячем спае. Дополнительным преимуществом является быстродействие процесса отвода тепла в виде электромагнитного излучения. Энергия электромагнитных волн находится в прямо пропорциональной зависимости от четвертой степени частоты электромагнитных волн. По этой причине, для повышения эффективности отвода тепла, целесообразно использовать такие материалы p-типа и n-типа полупроводниковых ветвей, которые применяются в туннельных диодах с наиболее высокой частотой излучения электромагнитных волн.

На фиг. 1 представлена конструкция термоэлектрического устройства, реализующая заявленный способ.

Конструкция термоэлектрического устройства представляет собой термомодуль 1, в котором в качестве полупроводниковых ветвей p-типа и n-типа выбраны такие материалы, что протекающий ток отбирает тепло от объекта охлаждения и передает его на горячие спаи 2. Туннельные диоды 3 соединены последовательно таким образом, что их переходы от n к p будут формировать электромагнитное излучение, отводящее энергию в окружающее пространство от горячего спая, а переходы от p к n будут поглощать тепловую энергию в соответствии с эффектом Пельтье.

Использование представленного способа отвода тепла позволит повысить эффективность теплопередачи и уменьшить габариты теплоотвода, а также тем самым увеличить интенсивность работы систем охлаждения.

Возможность повышения теплопередачи путем использования излучения электромагнитных волн имеет перспективу применения для дискретных источников тепловыделения, например мощных полупроводниковых компонентов (диодов, транзисторов, тиристоров и т.д.).

Литература

1. Термоэлектрический теплоотвод: пат. 2288555 Рос. Федерации, МПК H05K 7/20 / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Гафуров К.А.; заявитель и патентообладатель «Дагестанский государственный технический университет» - №2003124400/28; заявл. 10.02.2005, опубл. 27.11.2006.

Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде электромагнитной энергии на основе туннельных диодов, заключающийся в применении для отвода тепла от электронного компонента термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту, отличающийся тем, что горячие спаи термомодуля представляют собой туннельные диоды, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в энергию электромагнитного излучения, отводящую тепло от охлаждаемого электронного компонента в окружающую среду.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компонентов электронной аппаратуры. Технический результат - повышение энергоэффективности системы охлаждения.

Устройство охлаждения ис // 2528392

Изобретение относится к области электроники и предназначено для отвода тепла от ИС, СБИС, силовых модулей, блоков радиоэлектронной аппаратуры и т.п. Технический результат - повышение теплоотвода от кристалла к корпусу; упрощение технологии сборки с использованием теплоотводов на основе эффекта Пельтье.

Способ изготовления термоэлектрического охлаждающего элемента // 2521146

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к области создания охлаждающих элементов. Технический результат: повышение к.п.д.

Светотранзистор с высоким быстродействием // 2507632

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Светотранзистор с высоким быстродействием, выполненный в виде биполярного транзистора с p-n-p или n-p-n-структурой, согласно изобретению в нем p-n-переход, на котором электроны переходят из p зоны в n зону, сформирован в виде светоизлучающего, а n-p-переход, на котором электроны переходят из n зоны в p зону - в виде фотопоглощающего, при этом они образуют интегральную оптопару внутри самого транзистора.

Каскадное светоизлучающее термоэлектрическое устройство // 2507613

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерного процессора. Технический результат - получение сверхнизких температур в процессе охлаждения и теплоотвода.

Светотранзистор // 2487436

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. .

Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения // 2405230

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода, например к способам охлаждения компьютерного процессора. .

Термоэлектрический элемент // 2310950

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии и может быть использовано для терморегуляции и измерения температуры различных объектов.

Бескорпусная интегральная микросхема // 1778822

Полупроводниковй холодильник для охлаждения фотокатода // 287705

Установка термостабилизации объекта испытаний // 2610052

Изобретение относится к области электроники и используется для задания температуры интегральных микросхем при испытаниях на стойкость к воздействию тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) в вакуумных камерах. Технический результат: расширение рабочего температурного диапазона проведения радиационных испытаний интегральных микросхем, снижение стоимости испытаний микросхем за счет уменьшения временных затрат. Сущность: установка включает теплопроводящую пластину для размещения печатной платы с объектом испытаний, два термоэлектрических модуля, блок охлаждения и два датчика температуры, один из которых расположен на теплопроводящей пластине, блок управления, соединенный с модулями, датчиками температуры и блоком охлаждения. Блок охлаждения содержит радиатор с вентиляторами и водоблок, соединенный магистралями через насос с радиатором. Первый и второй термоэлектрические модули установлены последовательно между теплопроводящей пластиной и водоблоком Магистрали снабжены быстроразъемными герметичными клапанами. Второй датчик температуры расположен на поверхности водоблока со стороны второго термоэлектрического модуля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.,2 табл., 1 пр.

Устройство для отвода теплоты от элементов рэа, работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений // 2634850

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к области охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений. Технический результат - повышение интенсивности отвода теплоты от плавящегося вещества во время паузы в работе элемента РЭА. Достигается тем, что устройство содержит тонкостенный металлический контейнер c плавящимся рабочим веществом, на одной из торцевых поверхностей которого размещается элемент РЭА. В контейнере выполнены две группы сквозных горизонтально расположенных воздуховодов, ориентированных друг относительно друга перпендикулярно. Воздуховоды первой группы имеют протяженность по ширине контейнера так, что их начала и концы соответствуют его двум противоположным боковым стенкам (длина воздуховодов равна ширине контейнера). Воздуховоды второй группы имеют протяженность по толщине контейнера так, что их начала и концы соответствуют его передней и задней стенкам (длина воздуховодов равна толщине контейнера). Во время паузы в работе элемента РЭА осуществляется прокачивание воздуха через группы воздуховодов посредством двух пар вентиляторов, запитываемых от источника электрической энергии. В каждой паре один вентилятор работает на вдув воздушного потока, а второй - на его выдув. 1 ил.

Устройство для отвода теплоты от элементов рэа, работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений // 2634928

Изобретение относится к области охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат - повышение интенсивности отвода теплоты от плавящегося вещества во время паузы в работе элемента РЭА. Достигается тем, что устройство содержит тонкостенный металлический контейнер, заполненный плавящимся рабочим веществом, на одной из торцевых поверхностей которого размещается элемент РЭА. В контейнере выполнены горизонтально расположенные воздуховоды, разделенные на две группы. Воздуховоды первой группы имеют протяженность по ширине контейнера так, что длина воздуховодов равна ширине контейнера. Причем концы воздуховодов первой группы герметично закрыты боковой стенкой, а начала воздуховодов выполнены сквозными. К воздуховодам первой группы перпендикулярно в горизонтальной плоскости присоединены воздуховоды второй группы так, что их начала соответствуют воздуховодам первой группы, а концы передней стенке контейнера. Во время паузы в работе элемента РЭА осуществляется прокачивание воздуха через воздуховоды посредством вентиляторов, ориентированных относительно друг друга перпендикулярно, причем один из них работает на вдув воздушного потока в воздуховоды первой группы, а второй - на его выдув из воздуховодов второй группы. 1 ил.