半導体とは何ですか?半導体はどのように冷却されるのでしょうか?

電子冷凍または熱電冷凍としても知られる半導体冷凍は、1950 年代から冷凍技術と半導体技術の最先端で開発された分野です。特殊な半導体材料で構成された PN 接合を使用して熱電対ペアを形成し、パールを生成します。ポストエフェクトは、直流冷凍による新しいタイプの冷凍方式で、圧縮冷凍、吸収冷凍と並んで世界三大冷凍方式と呼ばれています。

半導体冷凍フィンの冷凍原理

半導体冷却フィルム（TE）は、熱電冷却フィルムとも呼ばれます。ヒートポンプの一種です。摺動部分がないのが特徴です。スペースが限られていて、高い信頼性が要求され、冷媒汚染を嫌う場合に使用される場合があります。

半導体冷却シートの動作は直流であり、冷却と加熱の両方に使用できます。直流電流の極性を変えることで、同一の冷却シート上で冷却または加熱を実現することができます。上の図に示すように、この効果は熱電気の原理によって発生します。モノリシック冷凍チップ。2 枚のセラミック シートで構成され、その間に N 型および P 型の半導体材料 (テルル化ビスマス) が挟まれています。この半導体素子は回路内で直列に接続されています。半導体冷却シートの仕組み 原理は次のとおりです。N 型半導体材料と P 型半導体材料が接続されてガルバニックペアを形成すると、この回路に DC 電流が接続された後、エネルギー伝達が行われます。が発生し、N型素子からP型素子の接合部に電流が流れ、熱を吸収してコールドエンドとなります。P型エレメントはN型エレメントの接合部に流れて熱を放出し、ホットエンドとなります。熱の吸収と放熱の大きさは、電流の大きさと、半導体材料である N 要素と P 要素のペアの数によって決まります。冷却シートの内部は、数百もの電気的結合によって形成されたサーモパイルであり、強化された冷却（加熱）効果を実現します。

半導体とは何ですか?

半導体とは、制御可能な導電率を持ついくつかの材料を指します。このような電子材料は室温で電気を通す材料ですが、半導体は条件によっては絶縁体にもなり得るため、完全に導体とは言えません。このような半導体の特性を利用して、ラジオやテレビなどの電子機器に利用されることになります。機械が過熱した場合、冷却の役割を果たし、他の部品の過熱を防ぎます。この調査では、現在人々が使用している家電製品や作業工具の多くに半導体材料が含まれていることが判明した。

半導体材料の性能

半導体は特定の材料ではありません。それはさまざまな形で存在します。同時に、半導体材料はその形状が異なるため、より多くの特性を備えています。

1. 要素半導体

半導体とはある元素を使ったものを指し、代表的なものにはシリコンや錫があります。これらの元素は半導体特性を備えた固体材料を形成する可能性があり、また外部の影響を非常に受けやすくなります。他の不純物が混ざると変化します。スズは効果の低い半導体材料で構成されているため、シリコンとゲルマニウムは現在市場で最も一般的な元素の 2 つです。シリコンは産業で広く使用されており、使用中に二酸化ケイ素が生成されます。この物質は保護膜を形成し、コンポーネントの安定した動作を大幅に促進します。

2. 有機化合物半導体

この種の半導体とは、ある炭素結合化合物を含む構造を指し、有機化合物と炭素結合が上下に重なることで伝導帯が形成されます。化学的付加によりエネルギーバンドに伝導帯が導入され、電気伝導性が生じ、有機化合物半導体が形成される。この種の半導体は有機化合物で構成されているため、ある程度の溶解性があり、加工方法も比較的簡単であるため、企業は大幅なコスト削減に貢献できます。この種の半導体は分子を制御することで自らの導電性を制御するため、有機薄膜や有機照明の分野で主に使用されています。

3. アモルファス半導体

見た目がガラスに似ていることからガラス半導体と呼ばれています。アモルファス半導体は、他のアモルファス材料と同じ特性を持っています。ほとんどの場合、それは短距離秩序と長距離無秩序の構造で存在します。主な元素はシリコンで、原子の位置を変えることでアモルファスシリコンとなります。アモルファス半導体は半導体開発の初期段階では制御が最も難しい半導体の一つですが、技術の継続的な発展に伴い、このタイプの半導体も広く使用されるようになりました。光を吸収する性質があるため、太陽エネルギーへの応用が期待されます。バッテリーと液晶画面の間。

半導体冷凍システムの種類

1. 空気対流による放熱

この種の放熱方法は、部品から発生した熱を空気の流れを通じて吹き飛ばす通常のファンの放熱に似ており、冷却の目的を達成できます。熱を放散するための空気の対流の使用は、多くの要因の影響を受けます。まず、ヒートシンクには熱伝導性能があり、部品から発せられた熱をできるだけ早く伝えて空気と接触させて放熱を実現します。第二に、空気流の速度が速いほど、放熱速度を高めることができます。したがって、関連システムの設置中に、空気流速度が最高の要件を満たすことができるように追加のファンを設置する必要があります。第三に、空気自体の温度が放熱に与える影響が大きく、夏は放熱効果が悪くなります。

2.水冷

この方法は現在広く使われています。の 液体コールドプレート 冷却液の循環流を利用して放熱を実現しており、部品から発生する熱のほとんどを流動過程で奪うことができます。空気放熱効果と比較して、この方法はより明らかであり、放熱プロセス中に騒音は発生しません。また、発熱が強い一部の機器については、放熱効果を高めるためにファンを追加いたします。そのため、主に電源やウォーターポンプなどの部品に使用されています。

3. ヒートパイプ冷却

ヒートパイプは、コンポーネントの温度を一定の温度まで急速に下げることができる金属管本体です。の ヒートパイプヒートシンク 主に液体作動流体、チューブコア、チューブシェル、その他の部品で構成されています。この構造により、チューブ内の液体は様々な循環流を行うことができ、熱の伝達、熱の揮発、放熱を実現します。ヒートパイプの液体作動流体は熱伝導率が良く、沸点が高く、粘度が低いため、連続的に循環させて熱伝導を実現します。ニーズを満たすために、チューブコアは人間の毛細管壁を模倣して設定されており、内部の大部分が毛細管構造であるため、迅速かつ大規模な熱伝導を実現するだけでなく、熱抵抗も低減できます。ヒートパイプは作業中は密閉空間にあるため、液体の作動媒体を循環させるための圧力を発生させて作業を促進することができます。

結論

要約すると、この分析の後、半導体のさまざまな特性と種類をより正確に理解できるようになります。さまざまなプロジェクトや設備に適した放熱方法を理解できます。しかし、近年、温室効果の顕在化に伴い、各種冷凍機器の開発が各界から注目を集めています。このため、企業のより良い発展を促進するには、半導体の詳細な分析を実施し、より効果的な冷却および放熱システムを開発する必要があります。