Какво е топлопроводимост?
Топлинната проводимост е свойството, което ви казва колко лесно топлината преминава през даден материал, когато има температурна разлика в него. Символът е k, или понякога λ, а стандартната единица е W/(m·K). Ако даден материал има висока k стойност, топлината преминава през него бързо. Ако k е ниско, топлината се движи бавно.
Прекарах петнадесет години в проектиране на изолация на сгради и -топлоотводи и всеки път, когато някой хвърли „топлопроводимост“ без контекст, трябва да си прехапя езика. Номерата в информационния лист са измерени при перфектни лабораторни условия. Реалните части в реални системи почти никога не виждат тези точни условия.
Лабораторна стойност срещу реална част
Лабораторната топлопроводимост се измерва върху плоска, чиста, без{0}}дефектна проба с перфектно контактно налягане и без въздушни междини. В полето имате грапавост на повърхността, оксидни слоеве, промяна на контактното налягане и често тънък въздушен филм, който убива ефективната проводимост. Меден блок може да показва 400 W/(m·K) в учебника, но завинтете два медни радиатора заедно с 2 MPa налягане и имате късмет да видите 50 000 W/(m²·K) на интерфейса.
метали
Чистата мед при стайна температура е около 401 W/(m·K). Безкислородният-C10100 е с няколко пункта по-висок, търговският C11000 с няколко пункта по-нисък. Алуминият 6061 се намира при 167–180 W/(m·K) в зависимост от температурата . 6063 обикновено е 200–210, защото е екструдиран и структурата на зърната е по-добра. Чистото сребро бие всичко при ~430, но никой не го използва извън няколко RF кухини.
Не-метали, които изненадват хората
Диамантът (CVD или моно-кристал) работи 1000–2200 W/(m·K). Използваме го за лазерни -диодни подкрепители и GaN HEMT портове, когато парите не са обект. Графитът в -равнина (пиролитични или графенови листове) може да удари 1500–2000 по протежение на равнината, падайки до 6 перпендикулярно. Тази анизотропия е причината да внимавате как ориентирате графитните разпределители на топлина в телефоните.
Керамика и пълнители
Алуминиевият нитрид (AlN) е 170–220 W/(m·K) в производствените класове. Берилиевият оксид беше 250-300, но беше забранен на повечето места. Тромбоцитите от борен нитрид (h-BN) ви дават 300–600 в-равнина, когато са подредени в полимер, може би 30 през-равнина. Обикновеният алуминиев оксид (Al2O3) е само 30–35, но 90% от LED платките все още го използват, защото е евтин и диелектричен.
Полимери и греси
Ненапълнената епоксидна смола или полиуретан е 0,2–0,3 W/(m·K). Заредете го със 70 об.% двуалуминиев оксид или борен нитрид и можете да увеличите 2–4 W/(m·K). Термичните подложки, които купувате от Digi-Key, обикновено са 1–8 W/(m·K), но истинското тясно място е контактното съпротивление на всяка страна. Материалите за-промяна на фазата започват от 3–5, интерфейсите с течен метал (галий) могат да ви доведат до над 30, ако можете да живеете с бъркотията.
Типични стойности, които всъщност използвам, когато оразмерявам радиатори
| Материал | Насипно k (W/m·K) при 25 градуса | Бележки, които повечето хора забравят |
|---|---|---|
| Мед C10200 | 401 | Пада до ~380 при 100 градуса |
| Алуминий 6061-T6 | 167 | |
| Алуминий 6063-T6 | 201 | |
| CVD диамант | 1800–2200 | Само за малки зони |
| Пиролитичен графит (в-равнина) | 1500–1700 | 6–10 извън--равнината |
| AlN керамика | 170–220 | |
| Сребро | 429 | Използва се рядко |
| Термопаста (висок-клас) | 8–14 | Интерфейсът доминира така или иначе |
| Arctic Silver 5 (стара справка) | ~8.5 | Все още еталонът, който хората цитират |
| Индиево фолио (53 градуса топене) | 82 | Мека, пасва идеално |
В крайна сметка: масовото k число е само половината от историята. Контактното съпротивление, покритието на повърхността, монтажното налягане и температурната зависимост обикновено решават дали вашият процесор дроселира или вашият IGBT ще продължи да работи.
Винаги намалявам лабораторните стойности с най-малко 30 % при-проекти за първо преминаване, след което измервам действителната температура на свързване на стенда. Всичко друго изисква полеви връщания.