影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析

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Analysis of Geometric Factors on Effect Upon the Capability of Heat Sink of Power Component
FU Gui-cui , GAO Ze-xi ( Beijing University of Aeronautics and Astronautics , Dept . of Systems Engineering , Beijing 100083 , China)

Abstract : 　Heat sink consist of base and fin , the main parameters include the length of fin , the thickness of fin , the thickness of base and the width of base. Introduces the geometric structure of heat sink and researches  on the geometric factors effecting the capability of heat sink. Investigate that thermal resistance can be lowered effectively by changing the geometric parameters of heat sink and get better effect . Provides the gist for the choice and the optimization of heat sink.

Key words : 　power component ; thermal design ; heat sink ; thermal resistance
EEACC: 　8550

影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析  
付桂翠, 高泽溪 (北京航空航天大学, 工程系统工程系,北京　100083)

摘要:型材散热器的几何结构由肋片和基座构成,主要几何参数包括肋片长、肋片厚,肋片数、基座厚、基座宽等,研究了型材散热器几何因素对其热性能的影响,通过改变散热器的几何参数,可以有效的降低散热器的热阻,获得好的散热效果。本文的研究为型材散热器的的选择及优化设计提供了依据。

关键词:功率器件;热设计;散热器;热阻

中图分类号:TN305194 ;TN609 　　　文献标识码:A 　　　文章编号:1005 - 9490 (2003) 04 - 0354 - 03
　　功率器件是多数电子设备中的关键器件,其工作状态的好坏直接影响整机可靠性。功率器件尤其是大功率器件发热量大,仅靠封装外壳散热无法满足散热要求,需要配置合理散热器有效散热,而散热器的选择是否合理又直接影响功率器件的可靠性,因此分析影响散热器散热性能的因素,有利于合理选取散热器,提高功率器件的可靠性[1 ] 。
1 　散热器的选择
　　在电子设备热设计中,型材散热器由于结构简单,加工方便、散热效果好而得到了广泛的应用,其物理模型示意图如图1 所示[2 ] 。
它由肋片和基座构成,主要的几何参数包括肋片长、肋片厚,肋片数、基座厚、基座宽等。在选择散热器时一般需要依据散热器热阻来合理选择,同时还需要考虑以下几点:安装散热器允许的空间、气流流量和散热器的成本等。散热器散热的效果与散热器热阻的大小密切相关,而散热器的热阻除了与散热器材料有关之外,还与散热器的形状、尺寸大小以及安装方式和环境通风条件等有关,目前没有精确的数学表达式能够用来计算散热器的热阻,通常是通过实际测量得到。而散热器的有效面积与散热器几何参数密切相关[3 ] 。