Tepelná vodivost křemíku

Jako důležitý polovodičový materiál hraje Silicon zásadní roli v oblasti moderní vědy a technologie. Jeho tepelná vodivost je klíčovým indikátorem tepelné vodivosti křemíkových materiálů, která má důležitý dopad na výkon křemíku v různých aplikacích.

 

0020-40946 Clamp Ring, 8 "SNNF, AL

Základní vlastnosti tepelné vodivosti křemíku

Tepelná vodivost křemíku není pevná konstanta, ale úzce souvisí s faktory, jako je teplota. Při teplotě místnosti je tepelná vodivost křemíku asi 150 W/(m ・ K). Při teplotě 273 K je tepelná vodivost 163,3 W/(m ・ K). Ve srovnání s některými jinými běžnými materiály má křemík mírnou úroveň tepelné vodivosti. Například tepelná vodivost mědi je asi 400 w/(m ・ k), zatímco tepelná vodivost karbidu křemíku je až 490 W/(m ・ k), což je mnohem vyšší než u křemíku.

0020-27113 Clamp Ring 6 SMF Ti

Faktory, které ovlivňují tepelnou vodivost křemíku

Krystalová struktura:Krystalová struktura křemíku má základní vliv na jeho tepelnou vodivost. Krystalický křemík má pravidelnou mřížkovou strukturu, ve které se fonony šíří relativně hladce, což vede k vedení tepla. Pokud jsou v krystalové struktuře křemíku rozptýleny defekty, nečistoty nebo zkreslení mřížky v krystalové struktuře křemíku, což vede ke snížení tepelné vodivosti ..

Teplota:Teplota je jedním z důležitých faktorů ovlivňujících tepelnou vodivost křemíku. Obecně řečeno, se zvyšováním teploty se tepelná vodivost křemíku nejprve zvyšuje a poté se snižuje. V rozsahu nízké teploty je průměrná volná cesta fononu větší a zvyšuje se energie fononu, zvyšuje se interakce mezi fonony a zvyšuje se tepelná vodivost. Když se však teplota do jisté míry neustále zvyšuje, rozptyl mezi fononem se zintenzivňuje, průměrná volná cesta klesá a tepelná vodivost se postupně snižuje.

Mikroskopická doba:U křemíkových materiálů v mikro a nano stupnici, jako jsou silikonové filmy, je tepelná vodivost ovlivněna také efekty velikosti. Studie ukázaly, že když je tloušťka silikonového filmu menší než určitá kritická velikost, tepelná vodivost se snižuje se snižováním tloušťky.

Praktické aplikace tepelné vodivosti křemíku

Elektronické čipy:V elektronických čipech je křemík nejčastěji používaným polovodičovým materiálem. Protože čip generuje hodně tepla během provozu, tepelná vodivost křemíku přímo souvisí s výkonem rozptylu tepla čipu. Pokud je tepelná vodivost křemíku příliš nízká, nelze v čase rozptýlit teplo generované čipem, což způsobí zvýšení teploty čipu, což ovlivní výkon a stabilitu čipu a může dokonce zkrátit životnost čipu.

Termoelektrické materiály:Ačkoli tepelná vodivost křemíku je relativně vysoká, což nevede k jeho aplikaci v oblasti tradičních termoelektrických materiálů, prostřednictvím některých zvláštních přípravných procesů a metod, jako je vkládání germania nanokrystalů v křemíkových materiálech, může být tepelná vodivost křemíku snížena na velmi nízkou úroveň, což má potenciál být použity při termoelektrickém vynálezu.