刘东
国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 215000
摘要：文章重点分析常见的几种散热方式，如空气对流、水冷以及热管散热。和上述三种散热优势相结合的基础上，进行热管散热器的设计，从而达到环保、高效的散热，在半导体制冷系统中应用以此获得更加理想的制冷效果。
关键词：散热；半导体制冷；热管散热
引言：从某种角度来讲，散热效果会对半导体制冷系统自身性能带来直接影响，对比通过空气压缩机实现制冷，半导体制冷系统的制冷效率相对偏低，可是因为制冷片进行制冷时具有便捷、环保等特点，所以广泛应用在各种便携式制冷设备中，因此设计更加高效环保的散热系统，针对制冷片制冷系统而言显得尤为重要。
一、简析半导体基本概念与材料性能
（一）基本概念
半导体主要是指，在常温情况下导电性能位于绝缘体和导体与间的材料。其主要应用在电视机、收音机以及测温上，具体范围是由绝缘体至导体彼此间的材料。基于社会经济与科学技术发展视角分析，半导体会对日常生产生活造成一定影响，其在二十世纪三十年代才获得学界的普遍认可[1]。
（二）材料性能
第一，有机合成物。针对有机化合物，其指的是分子当中包含碳键的一类化合物，将碳键与机化合物通过叠加、垂直方式可以形成导带，相应的化学添加可以使其进入至能带，以此形成电导率，由此构建成有机化合物。
第二，元素。所谓元素半导体，指的是半导体由单一元素构成，当中针对锡元素与硅元素的研究相对较早。其实由同种元素构成的具备半导体特性的一种固体材料，极易因为受到外界条件与微量杂质的影响而产生变化。
二、常见散热方式分析
（一）空气对流散热
主要是将散热片当成热交换部件，借助和大气存在的温度差与空气对流作用带走热量，从而实现发热部件温度的降低。该方式所呈现的散热效果主要受限于以下几种因素：（1）散热片自身的热传导能力，如果散热片具有出色的热传导性能，可以及时传到发热部件产生的热量而且和空气接触；（2）空气流速，如果空气具有较快流动速度会提高散热程度，因此，绝大多数空气对流散热系统会在散热片上增设一个风扇，以此加快空气流动并提高空气将热量带走的速度，进而让散热效果更理想；（3）空气温度，实际上因为冬季空气温度偏低，其所呈现的散热效果也相对较好，相反在气温偏高的夏季则散热效果不佳。因为该散热方式存在诸多不确定性，所以无法保证稳定的散热效果而且本身散热效率相对有限。
（二）水冷散热
这是当前较为新颖、广泛应用的一种散热方式，该方式是通过冷却液于水泵发挥作用下循环流动在封闭管道，进而将发热部件上的热量带走。和空气对流散热方式相比，水冷散热在散热效率方面会好很多，和散热片被动散热与风扇散热方式相比，通过水冷散热方式达成散热效果其，不仅噪声小而且散热效率高，广泛应用在许多机械运动部件。现阶段，在常规的水冷散热器中也增设了风扇，充分发挥空气对流散热优势促进散热加速。可是因为水冷散热会涉及水泵、电源、较长水管等相关部件，加之操作较为复杂，后期维护不便等问题逐渐成为其应用局限，出于确保散热系统的便捷性、简洁性与环保性，不适合应用在节能、体积较小等相关要求的场合。
（三）热管散热
有关热管，其是由具备迅速均温特征材料制作的一种封闭中空金属管体，主要有管芯、液态工质与管壳构成[2]。在管壳内壁上是结构为毛细状态的管芯，液态工质浸在管芯上，通过液态工质液（汽）化与循环流动，实现热量的传递。对于液态工质而言，其具备出色的导热系数、较大的汽化潜热、较低粘度与适中沸点等特征，以气化与液化不断的循环变化实现热传导，尤其是在热管热传导当中发挥着重要作用。热管的管芯一般会采用纤维或者是多层金属丝网等紧贴在管壳内壁，由此降低接触热阻。至于热管管壳，所发挥的是密闭和支撑作用，主要承受管内形成的压力。另外管壳应是可塑的能设计各种满足要求的几何形状。
具体工作过程如下：将热管其中一侧和发热部件相连，另一侧和散热片连接，当和发热部件连接一端达到一定受热程度是，热管内部的液态工质则会发生气化，而且基于管内压力差流向另一端将热量带走，在温度较低的一端气化工质则被液化将热量释放出来，在风扇与散热片的共同作用下将热量传递至空气，在管芯的毛细力作用下，液化工质会流向和发热部件相连的一端，由此循环可以将热量有热管一端向另外一端传递。其实热管散热主要是通过热管自身热超导性能而衍生出的散热方式，而这种类型的散热器是依据先进的热管导热技术融合空气对流散热优点形成的散热器，重点组成部件有散热片、热管与风扇等，其中热管是重要的热传导的部件，将热管热量传递至空气中的部件是散热片，风扇用于提高空气对流速度。由此可见，热管散热器应是基于空气对流散热加以改进的一种新型散热方式，不仅质轻而且噪声小，不仅具有较高散热效率高而且几乎没有损耗，重要用于在要求环保绿色、散热速度快等有关设备的散热场合。
结束语：基于当前生活“碎片化”的特征愈发明显，在便携式设备方面所提出的要求在不断提高。因为不断加剧的温室效应，在制冷技术上也进行大力研究和诸多实践，开发出和广泛应用很多新的制冷方式，其中相对突出的就是制冷片制冷技，可关于电子设备散热仍是技术研发的阻碍。在不断追求能源使用率与制冷技术时，散热技术逐渐变为局限因素之一，因此设计更加便捷高效且兼具环保性能的散热器尤为重要。
参考文献：
[1]杨建敏.风冷散热半导体制冷系统性能分析及实验研究[D].南昌大学,2009.
[2]戴源德,温鸿,于娜,曹志高.热管散热半导体制冷系统的实验研究[J].南昌大学学报（工科版）,2013,35（01）:54-57.