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传热的基本知识 电子产品的散热，依据的基本原理是热传导、热对流和热辐射。这3种方式往往同时 存在，在考虑产品散热时，根据具体情况只考虑其中一种或两种主要的即可。 1．热传导 (1)热传导的过程 热传导是指物体内部或两物体接触面之间的热能变换，如图5—l2所示，芯片温度为 T1，环境温度为T2(T1＞T2)，芯片通过导热材料，将热量传导到环境中去，从而将芯片温度降低。希迪电子 (4)接触热阻钽电容 热阻是热流途径上的阻力，接触热阻是接触面之间热流途径上的阻力。接触热阻是 接触传热很重要的一个影响因家。在两物体通过接触面传导 时，接触热阻的大小是影响传热的英键因穷，因此散热设计对 此很重视。接触热阻是如何形成的呢?见图5—13，当两物体 的表面接触时，理想的情况应该是紧密吻合的。但实际情况 并非如此，它们是凹凸不平的，是点接触或线接触而非面接 触。器件的空隙充满空气，因而使两接触面的热传递受到很 大的阻力，此阻力即称接触热阻，用Rc表示。接触热阻的存 在使热的传递因难。要设法提高接触质量，减小接触热阻。 传导过程中还存在另一个热阻，见图5—14(a)，当热量从 传导过程中还存在另一个热阻，见图5—14(a)，当热量从 物体A的左端传到右端，以及从物体B的左端传到右端时，都要受到阻力，即都存在一十 热阻，该热阻即为传导热阻，用Rs表示。Rs与材料的导热系数、导热面积及导热路径十 度有关。这样热量从t1传到t4，可以用3个热阻串联来表示，见图5—14(b)。总热阻为 (5)加强热传导的主要措施 ①选用导热系数大的材料作为导热零件，可降低传导热阻，如用铜或铝等材料作为 散热器。 ②扩大热传导零件间的接触面积，增加接触压力，接触表面应光滑乎整。还可以在接 触面间涂硅脂导热膏或垫入软金属箔，如姻片、饲箔等，以提高接触质量，降低接触热阻。 ③尽量缩短热传导路径。 2．热对流 (1)热对流的过程 流体(气体或液体)的流动即形成对流*对流可以是冷流体流经高温固体表面而带走 热量，如图5—15所示。也可以是冷热流体之间的对流，因为冷热流体的密度不同，热流体 上升，冷流体下降，形成上下置换位置的自然运动从而带走热量，这种对流称为自然对流。 如空气的自然对流是因空气受热后体积膨胀，其密度和比重都要降低，热空气因较轻而上升，冷空气因较重而下降，形成了自然对流。自然对流的方向一般是在竖直方向上进行。 若流体的流动是在外力作用下进行的，如风力、鼓风机、水泵等，则这种对流称为强迫对 流本书讨论的主要是自然对流。 (2)对流换热的大小 固体表面和流体间的换热量与接触面积成正比，对流散热所传递的热量遵从牛顿定 律，即 (3)对流换热系数。 与导热系数一样，对流换热系数是表示对流换热能力大小的物理量。物理意义是当 固体与流体的温差为1℃时，在lm2的表面上，每秒钟由流体从固体表面带走热量的焦 耳数*影响对流的因素很多，而且影响的方式较复杂。这些因素有流体介质的性质、对流 的类型、流体的速度、散热物的形状、流体与物体的相对位置等。这些因素都综合到对流 换热系数。里了，所以。的计算比较复杂，此处从略。 (4)加大对流换热的措施 ①加大温差A2，即降低物体周围对流介质的温度。 ②加大散热面积，如增加散热片，并使肋片纵向与气流方向一致。 ③合理布局，如正确安装联出风孔的位置，把元器件安排到有利于对流的位置上 流要畅通等。 ④加大流体流动的速度，选择有利于对流换热的介质(如水比空气好)，以带走更多 的热量。 3．热辐射 (1)热辐射的过程 热辐射是以电磁波(波长在o．1—100 ym的范围内)辐射的方式进行热能交换。只要 温度存在，热辐射就会发生，只有当温度为绝对零度(一273℃)时，由于分子振动停止，热 辐射才停止。 热辐射射向物体后，一部分被物体吸收，一部分被物体反射，另一部分穿透物体。 被吸收的那部分能量使物体的温度升高，而被反射及穿透物体的那部分能量，落在其他 物体上后，也同样产生反射、吸收、穿透的过程。由此可见．一个物体不仅是在不停地6 外辐射能量，而且还不断地吸收能量，这种能量的传递现象，就是辐射换热的过程。一 个物体总的辐射能量是放热还是吸热，取决于该物体在同一时期内反射和吸收辐射段 量之差。 (2)辐射体表面的黑废 物体的黑度是实际物体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力的比值，表示实际物 体的辐射能力与钽电容同温度下黑体辐射能力的接近程度。黑度与物体的材料、温度及表面物 态(如粗糙度、涂覆)有关，与颜色的关系不大，常用材料的黑度如表5—8