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       在使用功率器件时最重要的是如何使其产生的热量有效地散发出去,以获得高可靠性。

   散热的最一般方法是把器件安装在散热器上,散热板将热量辐射到周围的空气中去,以及通过自然对流来散发热量。

   一般地说,从散热器到周围的空气的热流量(P)可由下例表示。

   P=hA η△T

   式中

   h为散热器总的传热导率(W/cm2℃) ,A为散热器的表面积(cm2),η为散热器效率,△T为散热器的最高温度与环境温度之差(℃)。

   上式中h是由辐射及对流来决定,η是由散热器的形成来决定。

   总之,散热器的表面积越大,与环境温度之差越大,散热板的热量辐射越有效。

   (1)辐射散热

   下述近似式表示辐射散热

   hr=2.3×10-11×ε(△T/2+237)3(W/cm2℃)

   式中ε是表面辐射率,随散热器的表面状况而变化。表面研磨光洁的产品ε=0.05~0.1也就是说辐射率极差。然而,散热器表面涂以涂料,经氧化可使ε=1。

   (2)对流散热

   功率器件安装在装置的框架上时,采用对流散热比辐射散热更有效。在一个大气压的空气中,采用对流散热器的传导率近似地由下式表示。

   hc=4.3×10-4×(△T/H)1/4(W/cm2 ℃)

   式中,H是散热器垂直方向长于水平方向更为有效。

   (3)散热器效率η 

  若用薄材料制成散热器,则离热源越远,表面温度越低,散热效果也越差。上述公式是假定温度都是均在分布的,而实际上在散热板的边缘部位表面温度越低。

   这种由散热器本身温度确定的系数就是散热器效率,它表示散热板实际传递的热量与器材安装部位最高温度视为均匀分布时的热量之比。

   η主要是由所用散热器的材料大小与厚度来决定的。一般地说,热传导率高的材料如铝(2.12W/cm2 ℃)及铜(3.85W/cm2 ℃)而钢(0.46W/cm2 ℃)就相当差了。

 另外,散热器的厚度以厚些为好,并以跟散热器的长度平方成比例为最佳。 根据上述各点,适用于功率器件的 散热器应满足下列要求:

   (Ⅰ)表面积尽可能大些

   (Ⅱ)散热器表面阳极氧化,发黑处理

   (Ⅲ)散热器配置应使空气易于流通,以长边取垂直方向为佳

   (Ⅳ)使用热传导率良好的铝及铜作为散热器材料

   (Ⅴ)散热器厚些为好,厚度与长度平方成比例


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