CN102446877A - 一种半导体散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于散热技术领域，提供了一种半导体散热装置。在本发明中，半导体散热装置与传统对发热电子元器件散热的风扇、散热片、热管等被动散热方式相比，利用具有热电能量转换特性的半导体材料，在通电时就具有制冷功能，主动迅速吸收发热电子元器件工作时产生的大量热量，同时，由于半导体散热装置的热端采用的陶瓷具有散热鳍片，加大了散热面积，因此散热效果更好，而且无噪音、无机械部件，使用更方便，从而使得电子元器件的工作效率更高，使用寿命更长。
Description
技术领域
本发明属于散热技术领域，尤其涉及一种半导体散热装置。
背景技术
集成电路芯片、发光二极管等都是发热量较高的电子元器件，由于热量集中，如果散热处理不当，则有可能导致这些电子元器件不能正常工作，甚至烧毁。
目前对这些电子元器件的散热措施主要是采用散热片，或者是散热片加风扇的方式，单纯采用散热片方式是有许多缺点：一是需要大面积、大空间；二是热量回流。对于添加风扇来辅助散热的方式，包括很多用来驱动风扇的机械零件，这些零件中的任何一个发生故障都有可能造成风扇的不正常工作，这显然会造成不适当冷却；此外，风扇送入的空气中带有水汽和灰尘，而这些水汽和灰尘会覆盖在冷却系统上，并且最终使冷却系统的部件性能降低而损坏这些部件。
另外一种现有散热系统是利用水或其他液体冷却系统即热管散热技术，这种热管散热技术的缺点是：与普通散热片相比，散热的热阻得到了减少，但由于热管的体积大，散热载片的设计要受到热管形状的限制，而且发热电子元器件的热量是通过热管对流方式被动传导，散热效率并没有得到彻底提高；此外，由于热管内毛细管的加工工艺要求较高，导致热管的成本也较高，影响了实际的应用。
现在，也出现了半导体散热装置对发热电子元器件进行主动冷却散热，半导体散热装置利用具有热电能量转换特性的半导体材料，在通电时就具有制冷功能，主动迅速吸收电子元器件工作时产生的大量热量，为发热电子元器件与散热载片之间提供了一个高效的散热通道，但是，现有半导体散热装置都是采用半导体冷却片加散热片的组合方式，这种组合方式的缺点是需要用高导热材料对冷却片和散热片进行粘结起来，而目前这种所谓的高导热材料的导热能力较低，即在电子元器件的散热通道上增加了热阻，不利于散热。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种半导体散热装置，旨在解决现有的半导体散热装置存在散热效果不好的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种半导体散热装置，所述半导体散热装置包括一冷端、一热端以及位于所述冷端和热端之间的数对P型半导体和N型半导体，所述数对P型半导体和N型半导体相间排列，每对P型半导体和N型半导体头尾通过电极连接，形成串联回路，所述半导体散热装置还包括位于所述P型半导体和N型半导体外围的绝缘绝热材料，所述热端和冷端的材质为陶瓷材料。
上述结构中，所述陶瓷材料为Al2O3陶瓷、AlN陶瓷、SiC陶瓷、B4C陶瓷或BN陶瓷。
上述结构中，所述冷端的外形构造为光滑平整的薄板，该薄板的外形构造与若干个相互串联连接的所述N型半导体和P型半导体所形成平面的外形构造相适配。
上述结构中，所述热端背向所述冷端的表面上设有规则排列的若干片鳍片。
上述结构中，所述电极为铜或者铝。
在本发明实施例中，半导体散热装置与传统对发热电子元器件散热的风扇、散热片、热管等被动散热方式相比，利用具有热电能量转换特性的半导体材料，在通电时就具有制冷功能，主动迅速吸收发热电子元器件工作时产生的大量热量，同时，由于半导体散热装置的热端采用的陶瓷具有散热鳍片，加大了散热面积，因此散热效果更好，而且无噪音、无机械部件，使用更方便，从而使得电子元器件的工作效率更高，使用寿命更长。
附图说明
图1是本发明实施例提供的半导体散热装置的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的半导体散热装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
半导体散热装置包括一冷端1、一热端2以及位于冷端1和热端2之间的数对P型半导体3和N型半导体4，数对P型半导体3和N型半导体4相间排列，每对P型半导体3和N型半导体4头尾通过电极5连接，形成串联回路，半导体散热装置还包括位于P型半导体3和N型半导体4外围的绝缘绝热材料6，以便在制作、运输、使用过程中保护内部元器件，热端2和冷端1的材质为陶瓷材料。
作为本发明一实施例，陶瓷材料为Al2O3陶瓷、AlN陶瓷、SiC陶瓷、B4C陶瓷或BN陶瓷。
作为本发明一实施例，冷端1的外形构造为光滑平整的薄板，该薄板的外形构造与若干个相互串联连接的N型半导体4和P型半导体3所形成平面的外形构造相适配。
作为本发明一实施例，热端2背向冷端1的表面上设有规则排列的若干片鳍片。
作为本发明一实施例，电极5为铜或者铝。
作为本发明一实施例，半导体散热装置的冷端1、热端2、P型半导体3、N型半导体4、电极5和绝缘绝热材料6之间通过焊锡膏粘结。在实际使用过程中，如图1所示，按所示电极的正负极接入外部电源，接通直流电源后，根据帕尔贴效应，在一只P型半导体3和一只N型半导体4结合处就会产生温差和热量的转移。在上面的一个结合处，电流方向是N-＞P，温度下降并且吸热，这就是冷端1，而在下面的一个结合处，电流方向是P-＞N，温度上升并且放热，因此是热端2。所以，将需要冷却的电子元器件固定在半导体散热装置的冷端1，便可以将这些电子元器件产生的热量带走。
在本发明实施例中，半导体散热装置与传统对发热电子元器件散热的风扇、散热片、热管等被动散热方式相比，利用具有热电能量转换特性的半导体材料，在通电时就具有制冷功能，主动迅速吸收发热电子元器件工作时产生的大量热量，同时，由于半导体散热装置的热端采用的陶瓷具有散热鳍片，加大了散热面积，因此散热效果更好，而且无噪音、无机械部件，使用更方便，从而使得电子元器件的工作效率更高，使用寿命更长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种半导体散热装置，所述半导体散热装置包括一冷端、一热端以及位于所述冷端和热端之间的数对P型半导体和N型半导体，所述数对P型半导体和N型半导体相间排列，每对P型半导体和N型半导体头尾通过电极连接，形成串联回路，所述半导体散热装置还包括位于所述P型半导体和N型半导体外围的绝缘绝热材料，其特征在于，所述热端和冷端的材质均为陶瓷材料。
2.如权利要求1所述的半导体散热装置，其特征在于，所述陶瓷材料为Al2O3陶瓷、AlN陶瓷、SiC陶瓷、B4C陶瓷或BN陶瓷。
3.如权利要求1所述的半导体散热装置，其特征在于，所述冷端的外形构造为光滑平整的薄板，该薄板的外形构造与若干个相互串联连接的所述N型半导体和P型半导体所形成平面的外形构造相适配。
4.如权利要求1所述的半导体散热装置，其特征在于，所述热端背向所述冷端的表面上设有规则排列的若干片鳍片。
5.如权利要求1所述的半导体散热装置，其特征在于，所述电极为铜或者铝。
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