微電子器件不斷向高集成、微型化方向的發(fā)展以及芯片運行速度與功耗的不斷提高,導致電子器件產(chǎn)生極高的熱流密度,尤其是容易產(chǎn)生熱點問題,而溫度過高會嚴重影響電子元器件的可靠性與穩(wěn)定性,隨之而來的熱管理問題已成為制約微電子器件發(fā)展及其應用的瓶頸之一。微型熱電制冷器不僅尺寸可小至微納級別、便于封裝集成、可靠性高、可提供精確的溫度控制,而且冷卻熱流密度高達1250 W/cm~2,在小型化、高集成且高性能的電子器件熱管理,尤其是局部冷卻方面有著非常大的應用潛力。但是,由于界面效應、尺度效應等微觀因素的影響,微型熱電制冷器的有效熱物性及實際制冷性能往往低于理論效果,且目前對微型熱電制冷器的有效熱物性的理論研究仍不完善,而這恰是詮釋微型熱電制冷器的熱-電輸運與轉換機制,對微型熱電制冷器的性能進行分析、優(yōu)化的關鍵且亟待解決的問題。因此,本論文旨在探索微型熱電制冷器的有效熱物性及制冷性能,并詮釋其性能的影響因素。首先,基于玻爾茲曼輸運方程建立了表征微型熱電制冷器的有效熱物性參數(shù)及性能與尺度、界面效應之間聯(lián)系的數(shù)值模型,通過與實驗數(shù)據(jù)對比驗證了模型的合理性與有效性,然后分析了有效熱物性參數(shù)的尺度特性;另外,進... 

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
1 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 待解決的關鍵科學問題
    1.4 論文的研究內(nèi)容
2 微型熱電制冷器的能量轉換與輸運理論
    2.1 熱電制冷的工作原理
    2.2 熱電制冷器的基本能量方程
    2.3 微型熱電制冷器的熱電輸運特性分析
    2.4 微型熱電制冷器載流子的玻爾茲曼輸運方程
    2.5 本章小結
3 尺度及界面效應對熱物性與制冷性能的影響
    3.1 微型熱電制冷器的數(shù)值建模
    3.2 尺度及界面效應對熱物性的影響
    3.3 微型熱電制冷器的溫度分布
    3.4 尺度及界面效應對制冷性能的影響
    3.5 本章小結
4 湯姆遜效應對微型熱電制冷器性能的影響
    4.1 理論模型
    4.2 溫度依賴性的熱物性及模型驗證
    4.3 熱特性及制冷性能分析
    4.4 本章小結
5 微型熱電制冷器冷卻大功率LED的性能研究與優(yōu)化
    5.1 LED及微型熱電制冷器的理論模型
    5.2 冷卻性能及優(yōu)化
    5.3 本章小結
6 結論與展望
    6.1 全文總結
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀博士學位期間發(fā)表的期刊論文
附錄2 攻讀博士學位期間授權的專利
附錄3 攻讀博士學位參編的著作
附錄4 攻讀博士學位期間參加的學術會議
附錄5 攻讀博士學位期間參與的科研項目



本文編號：3663113