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2021.07.14 熱設計

熱阻和散熱的基礎知識:傳導中的熱阻

電子裝置中半導體元件的熱設計

在上一篇文章中,介紹了熱傳遞的三種主要形式:傳導、對流和輻射。從本文開始,我們將介紹每種熱傳遞方式的熱阻。首先從“傳導”中的熱阻開始。下面將具體介紹熱能是如何在物質中透過熱傳導的方式進行轉移的。

傳導中的熱阻

熱傳導是指物質間、分子間的熱能行動。這種傳導方式的熱阻如下圖和公式所示。

從圖中可以看出,截面積為A、長度為L的物質一端的溫度T1透過傳導變為溫度T2。

第一個公式表示T1和T2之間的溫度差是用紅色虛線圍起來的部份乘以熱流量P得到的值。

最下面的公式表示用紅色虛線圍起來的部份相當於熱阻Rth。

從上圖和公式中的各個部份來看,應該可以很容易理解,傳導中的熱阻基本上與導體的薄層電阻思路相同。眾所周知,薄層電阻可以透過用電阻率代替紅色虛線框中的熱導率來計算。正如電阻率對於不同的導體材料具有固有的值一樣,熱導率也是如此。

從熱阻公式來看,傳導中的熱阻隨著物體截面積的增加或長度的縮短而下降。

用來求得(T1-T2)的公式,最終變為熱阻Rth × 熱流量P,符合在“什麼是熱阻?”一文中提到的“熱歐姆定律”。

重點:

・關於傳導中的熱阻,其想法思路與導體的薄層電阻基本上相同。

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