文档介绍：固态功率组件热耦合效应研究
杨双根
(中国电子科技集团公司第三十八研究所,合肥 230031)
摘要: 本文基于热叠加原理论研究了固态功率组件中多个离散分布的集中热源的热耦合效应,并证明强迫对流下应用热叠加原理计算的温度场与整场系统数值模拟的结果相当吻合,用它来进行热耦合效应的分析研究是有效的。
关键词:绝热传热系数;叠加核心函数;热叠加原理;热耦合
中图分类号: 文献标识码: A
The Research for Thermal Conjunction Effect of Solid Power Modules
YANG Shuang-gen.
( CETC Research Institute,Hefei 230031,China)
Abstract:The thermal superposition Principle is put forward for the research of discrete heat sources’ temperature field and thermal conjunction effects。In forced convective cooling,fine agreement exists between the result of system numerical simulation and the result based on thermal superposition Principle.,and using thermal superposition Principle for The research of Thermal conjunction is an effective method。
Key words:adiabatic heat transfer coefficient;superposition Kernel function;thermal superposition Principle;
1 引言
固态化技术是雷达领域研究的重要课题,各国都在竞相开发出先进的全固态雷达和相控阵雷达。军事需求以及电子技术的迅猛发展,使得固态功率器件和设备日趋小型化发展,功率密度不断提高。器件的许多故障机理都与器件过热相关,因此,在器件内部保持较低的且均匀分布的结温是非常重要的。由于热控制措施不合理造成的热失效问题变得越来越突出,散热问题已成为先进电子元件应用的一个主要制约因素。
雷达发射机功率组件一般由多个功率晶体管组成,组件的热设计直接影响雷达发射机的性能指标和系统的可靠性。多个集中式热源离散分布在散热冷板上,理想的热设计能够使每个热源的热沿着最短的传热途径流向热沉而使热源相互间的热耦合趋于零,但这是不现实的,因为实际应用中需要有效增大散热面积,依靠热扩展体把集中式热源的热量有效扩展,所以热源相互之间会产生热耦合现象,只不过根据其热通路的长短,有的相互影响比较大,有的相互影响则很小。随着计算机技术和计算流体动力学(CFD)技术的不断发展,传热学数值模拟技术发展很快。利用传热学数值模拟技术基于热叠加原理来研究功率设备温度场的热耦合效应是一种很好的方法。
2 热叠加原理
热叠加原理意味着:热源的热效应是线性的,利用线性叠加