Silīcija siltumvadītspēja

Kā svarīgs pusvadītāju materiāls silīcijam ir būtiska loma mūsdienu zinātnes un tehnoloģijas jomā. Tās siltumvadītspēja ir galvenais silīcija materiālu siltumvadītspējas indikators, kam ir būtiska ietekme uz silīcija darbību dažādos pielietojumos.

 

0020-40946 skavas gredzens, 8 "snnf, al

Silīcija siltumvadītspējas pamatīpašības

Silīcija siltumvadītspēja nav fiksēta konstante, bet ir cieši saistīta ar tādiem faktoriem kā temperatūra. Istabas temperatūrā silīcija siltumvadītspēja ir aptuveni 150 w/(m ・ k). 273 K temperatūrā siltumvadītspēja ir 163,3 w/(m ・ k). Salīdzinot ar dažiem citiem izplatītiem materiāliem, silīcijam ir mērens siltumvadītspējas līmenis. Piemēram, vara siltumvadītspēja ir aptuveni 400 w/(m ・ k), savukārt silīcija karbīda siltumvadītspēja ir pat 490 w/(m ・ k), kas ir daudz augstāka nekā silīcija.

0020-27113 skavas gredzens 6 SMF TI

Faktori, kas ietekmē silīcija siltumvadītspēju

Kristāla struktūra:Silīcija kristāla struktūrai ir būtiska ietekme uz tā siltumvadītspēju. Kristāliskajam silīcijam ir regulāra režģa struktūra, kurā fononi izplatās salīdzinoši gludi, kas veicina siltuma vadīšanu. Ja silīcija kristāla struktūrā ir defekti, piemaisījumi vai režģa kropļojumi, fononu izplatīšanās ir izkaisīta, kā rezultātā samazinās siltumvadītspēja ..

Temperatūra:Temperatūra ir viens no svarīgiem faktoriem, kas ietekmē silīcija siltumvadītspēju. Vispārīgi runājot, palielinoties temperatūrai, silīcija siltumvadītspēja vispirms palielinās un pēc tam samazinās. Zemas temperatūras diapazonā fonona vidējais brīvais ceļš ir lielāks, un fonona enerģija palielinās, palielinās mijiedarbība starp fononiem un palielinās siltumvadītspēja. Tomēr, kad temperatūra turpina paaugstināties zināmā mērā, izkliede starp fononu pastiprinās, vidējais brīvais ceļš samazinās un siltumvadītspēja pakāpeniski samazinās.

Mikroscale:Silīcija materiāliem mikro un nano skalā, piemēram, silīcija plēvēs, siltumvadītspēju ietekmē arī lieluma ietekme. Pētījumi liecina, ka tad, kad silīcija plēves biezums ir mazāks par noteiktu kritisko izmēru, siltuma vadītspēja samazinās, samazinoties biezumam.

Silīcija siltumvadītspējas praktiski pielietojumi

Elektroniskās mikroshēmas:Elektroniskajās mikroshēmās silīcijs ir visbiežāk izmantotais pusvadītāju materiāls. Tā kā mikroshēma darbības laikā rada daudz siltuma, silīcija siltumvadītspēja ir tieši saistīta ar mikroshēmas siltuma izkliedes veiktspēju. Ja silīcija siltumvadītspēja ir pārāk zema, mikroshēmas radīto siltumu nevar izkliedēt laikā, kas izraisīs mikroshēmas temperatūras paaugstināšanos, kas ietekmēs mikroshēmas veiktspēju un stabilitāti un pat var saīsināt mikroshēmas kalpošanas laiku.

Termoelektriskie materiāli:Lai arī silīcija siltumvadītspēja ir salīdzinoši augsta, kas neveicina tā pielietojumu tradicionālo termoelektrisko materiālu jomā, izmantojot dažus īpašus sagatavošanas procesus un metodes, piemēram, germānija nanokristālu iegulšanu silikona materiālos, silīcija siltumvadītspēja var tikt samazināta līdz ļoti zemam līmenim, padarot to potenciālu, lai izmantotu termoelektrisko pielietojumu.