СПОСОБ ОТВОДА ТЕПЛА ОТ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ В ВИДЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ТУННЕЛЬНЫХ ДИОДОВ Российский патент 2015 года по МПК H01L23/38 

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода, например к способам охлаждения компьютерного процессора.

Известен термоэлектрический теплоотвод [1], выполненный из термомодулей, у которого основание теплоотвода представляет собой базовый термомодуль, стержни теплоотвода игольчатого типа расположены на основании в шахматном или коридорном порядке, каждый стержень состоит из оптимального числа расположенных каскадно друг над другом дополнительных термомодулей, имеющих площадь, значительно меньшую, чем базовый термомодуль.

Цель изобретения - улучшение процесса охлаждения тепловыделяющих электронных компонентов.

Для достижения поставленной цели разработано термоэлектрическое устройство, состоящее из термомодуля, горячие спаи которого представляют собой туннельные диоды, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в электромагнитную энергию, отводящую тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду. Такой способ имеет преимущества перед обычными термомодулями с горячими и холодными спаями в том, что можно получить более низкую температуру на холодном спае, так как уменьшается паразитный кондуктивный перенос со стороны горячего спая, который нагревается гораздо меньше за счет того, что часть энергии уходит в виде электромагнитных волн, а не преобразуется в тепло на горячем спае. Дополнительным преимуществом является быстродействие процесса отвода тепла в виде электромагнитного излучения. Энергия электромагнитных волн находится в прямо пропорциональной зависимости от четвертой степени частоты электромагнитных волн. По этой причине, для повышения эффективности отвода тепла, целесообразно использовать такие материалы p-типа и n-типа полупроводниковых ветвей, которые применяются в туннельных диодах с наиболее высокой частотой излучения электромагнитных волн.

На фиг. 1 представлена конструкция термоэлектрического устройства, реализующая заявленный способ.

Конструкция термоэлектрического устройства представляет собой термомодуль 1, в котором в качестве полупроводниковых ветвей p-типа и n-типа выбраны такие материалы, что протекающий ток отбирает тепло от объекта охлаждения и передает его на горячие спаи 2. Туннельные диоды 3 соединены последовательно таким образом, что их переходы от n к p будут формировать электромагнитное излучение, отводящее энергию в окружающее пространство от горячего спая, а переходы от p к n будут поглощать тепловую энергию в соответствии с эффектом Пельтье.

Использование представленного способа отвода тепла позволит повысить эффективность теплопередачи и уменьшить габариты теплоотвода, а также тем самым увеличить интенсивность работы систем охлаждения.

Возможность повышения теплопередачи путем использования излучения электромагнитных волн имеет перспективу применения для дискретных источников тепловыделения, например мощных полупроводниковых компонентов (диодов, транзисторов, тиристоров и т.д.).

Литература

1. Термоэлектрический теплоотвод: пат. 2288555 Рос. Федерации, МПК H05K 7/20 / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Гафуров К.А.; заявитель и патентообладатель «Дагестанский государственный технический университет» - №2003124400/28; заявл. 10.02.2005, опубл. 27.11.2006.

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода от тепловыделяющих электронных компонентов. В способе отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов использовано термоэлектрическое устройство, состоящее из термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту, а горячие спаи термомодуля представляют собой туннельные диоды, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока в электромагнитную энергию, отводящую тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду. Использование представленного способа отвода тепла позволит повысить эффективность теплопередачи и уменьшить габариты теплоотвода, а также тем самым увеличить интенсивность работы систем охлаждения. 1 ил.

Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде электромагнитной энергии на основе туннельных диодов, заключающийся в применении для отвода тепла от электронного компонента термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту, отличающийся тем, что горячие спаи термомодуля представляют собой туннельные диоды, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в энергию электромагнитного излучения, отводящую тепло от охлаждаемого электронного компонента в окружающую среду.