Hoe leidt diamant warmte?

With the continuous development of technology, more and more high-power electrical appliances and microelectronic components are gradually emerging, and people's demand for lightweight and high-performance electronic products is increasing. The power density of semiconductor components is constantly improving, and the heat flux will also increase. Conventional heat dissipation materials can no longer solve the heat dissipation Probleem goed, en hoe warmte en afkoeling materialen de primaire uitdaging is geworden .

 

• Dus hoe kies je materialen op het gebied van thermische geleidbaarheid en warmtedissipatie?

Momenteel omvatten de populaire oplossingen voor warmte-dissipatie voornamelijk grafietbladen, grafeen, thermische interface-materialen, warmtepijpen en homogenisatieplaten, en semi-solid die gietstukken . Maar natuurlijke grafietverwarmingsdissipatie Filmproducten zijn echter een lage thermische geleidbaarheid, die het moeilijk maakt om te voldoen aan de hitte dissipatiebehoeften van de hitte-dissipatiebehoeften van de high-power-behoeften van de hitte-dissipatiebehoeften van de high-power en high-dissipatiebehoeften van dezelfde tijd, die een lage thermische geleidbaarheid hebben, wat het moeilijk maakt om te voldoen aan de hitte-dissipatiebehoeften van de hitte-dissipatiebehoeften en hooggeleider. Ze voldoen ook niet aan de high-performance-vereisten van mensen zoals ultradun en lange batterijduur . Daarom is de zoektocht naar nieuwe materialen met super thermische geleidbaarheid van grote betekenis . Dit vereist dergelijke materialen om extreem lage thermische expansie te hebben, ultrahoge thermische geleidbaarheid en lichtweight Volume {10} Koolstofmaterialen zoals Diamond en Lichte Volume {10} Koolstofmaterialen Perfect . Ze hebben een hoge thermische geleidbaarheid, en hun samengestelde materialen zijn een klasse van zeer potentiële thermische geleidbaarheid en warmtedissipatiematerialen, die de focus zijn geworden van de aandacht van mensen .

 

• De uitstekende thermische geleidbaarheid en warmtedissipatie van diamant

Faced with various limitations of traditional packaging materials, various new heat dissipation materials have been developed, which have low thermal expansion and light weight. Diamond, as a representative of these materials, is the substance with the highest thermal conductivity in nature. People often say that the thermal conductivity of diamond is five times that of copper. In fact, there are various types of diamonds, such as Type Ia, Ib, IIa, IIb, etc. For Type I and II diamonds, they are distinguished by the difference in their ultraviolet and infrared absorption spectra, while Type A and B diamonds are distinguished by the difference in their electron paramagnetic resonance absorption. Different types of diamond also have different thermal conductivity, which means that the thermal conductivity Van hetzelfde type diamant is mogelijk niet hetzelfde . De thermische geleidbaarheid van diamant is gerelateerd aan de integriteit van de interne structuur en de typen en inhoud van onzuiverheden die het bevat . De thermische geleidbaarheid van hetzelfde type diamant varieert ook bij verschillende temperaturen, zoals in de onderstaande tabel wordt getoond:

De thermische geleidbaarheid van diamant is niet vast en heeft een variatiebereik . De belangrijkste materialen die worden gebruikt als diamantkoelputjes zijn type IIa enkel kristal diamant en polycrystallijne diamant met de vereiste thermische geleidbaarheid, met een thermische expansiecoëfficiënt van ongeveer 0 . 8 × 10-6}/k en isolatie bij kamertemperatuur.

 

• Principe van diamant thermische geleidbaarheid

Diamond has a cubic crystal structure, where each carbon atom forms a covalent bond with four other carbon atoms in SP3 hybridized orbitals, forming a regular tetrahedron. Because all valence electrons are confined to the covalent bond region and there are no free electrons, diamond is non-conductive. High thermal conductivity is associated with high electrical conductivity. In tegenstelling tot metalen die afhankelijk zijn van perifere elektronen voor warmteoverdracht, is de thermische geleidbaarheid van diamant voornamelijk afgeleid van de verspreiding van koolstofatomaire trillingen (i . e . phonons) .

 

Het gemiddelde vrije pad van phonons wordt bepaald door de botsingen tussen fonons en de verstrooiing van fonons door defecten in vaste stoffen . onzuiverheden, ontweken, scheuren, scheuren en andere kristalafwijkingen in diamant, en reduceer het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van fonons en het gemiddelde pad van de fonons en het gemiddelde van de fonons en het gemiddelde van de fonons en het gemiddelde van de fonons en het gemiddelde van de phonons en de reder. geleidbaarheid .

 

Wanneer de samenstelling van een stof eenvoudiger is, is de structuur eenvoudiger en zijn er minder onzuiverheden, de fononbeweging is sneller en de warmteoverdrachtssnelheid is ook sneller . Dit komt omdat de introductie van de tweede component en het verhogen van de scattering van de kristal en het verhogen van de kristal en het vergroten van de scattering van de scatter van de kristal en het verhogen van de scatraties of het verstrooien van de scattering van de kraak en de integratie van de scatter van de scatter van de kraak en het verhogen van de scatraties of de purcies van de pursen. Elektronen . De samenstelling van diamant is slechts een enkel element van koolstof, en de structuur ervan is ook zeer eenvoudig . onder de vier soorten diamanten ia, ib, iia en iIb, IIA is de puurste en heeft de minste onzuiverheden, dus de hoogste hitte -overdrachtssnelheid .

 

In het verleden, bij het kopen van diamanten, likten sommige mensen ze met het puntje van hun tong . Als ze de punt van hun tong koel voelden, was het een echte diamant; If it's warm, it's just glass. This process is actually using the tip of the tongue as a probe to conduct a comparative experiment on the thermal conductivity of a gemstone. Because the thermal conductivity of glass is very low, while the heat transfer rate of real diamond is over a thousand times that of glass, the sensitive tip of the tongue can easily distinguish the difference between the two.

 

Bovendien heeft Diamond ook de kenmerken van hoge weerstand en hoge afbraakveldsterkte, lage diëlektrische constante en lage thermische expansie . Het heeft duidelijke voordelen bij warmtedissipatie van high-power opto-elektronische apparaten, wat ook aangeeft dat diamant een groot potentieel heeft voor de toepassing in het veld van warmte dissipatie .}