ТОНКОПЛЕНОЧНОЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО СО СБАЛАНСИРОВАННЫМИ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ р- И n-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕТВЕЙ
THIN-FILM THERMOELECTRIC DEVICE WITH BALANCED ELECTROPHYSICAL PARAMETERS OF p- AND n-SEMICONDUCTOR BRANCHES

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерных процессоров.
Известен способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов [1], в котором используются полупроводниковые ветви p- и n-типа с одинаковыми геометрическими размерами. Однако электрические параметры полупроводников различного типа отличаются и это приводит к различным значениям падения напряжения на ветвях различного типа проводимости. В свою очередь это приводит к тому, что полупроводниковые ветви различного типа не могут достичь оптимальных параметров одновременно, что ухудшает параметры термоэлектрического устройства в целом.
Цель изобретения - повышение эффективности системы охлаждения.
Это достигается тем, что полупроводниковые ветви p- и n-типа изготавливаются в виде параллелепипедов с различными геометрическими размерами.
На фиг.1 представлена конструкция термоэлектрического устройства со сбалансированными электрофизическими параметрами p- и n-полупроводниковых ветвей.
На подложке 1 расположены холодные спаи 2, соединяющиеся с горячими спаями 3 через полупроводники p-типа 4 и n-типа 5. Высота тонкопленочных ветвей и ширина одинакова для полупроводников p- и n-типа, а длина отличается на величину, обратно пропорциональную удельному сопротивлению полупроводниковых материалов различного типа. Топология размещения ветвей зеркальна в четных и нечетных рядах термоэлектрического устройства.
Изготовление термоэлектрического устройства в виде тонкой пленки позволяет значительно уменьшить сопротивление полупроводниковых пленок за счет уменьшения толщины, что приводит к тому, что джоулевые тепловыделения становятся практически несущественными, при этом термоэлектрические явления полностью сохраняются. Кроме того, тепло от источника беспрепятственно кондуктивно проходит в окружающую среду за счет малой толщины пленки и ее высокой теплопроводности. В этих условиях особенно ценно достижение идентичности сопротивлений полупроводниковых ветвей p- и n-типа.
Использование представленного устройства позволит повысить эффективность теплопередачи и значительно уменьшить габариты системы теплоотвода, а также тем самым увеличить интенсивность работы систем охлаждения. Целесообразно размещать тонкопленочное термоэлектрическое устройство со сбалансированными электрофизическими параметрами p- и n-полупроводниковых ветвей между полупроводниковым кристаллом компьютерного процессора и подложкой для интенсификации процесса теплопереноса от нагретых компонентов через подложку и корпус на теплоотвод.
Литература
1. Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопередачи. - СПб.: Политехника, 2005.