פארוואס האט דיאמאנט אזא אויסערגעווענליכע טערמישע קאנדוקטיוויטעט?
דיאַמאָנט היץ זינק מאַטעריאַלן: די צוקונפֿט פֿון טערמאַל פאַרוואַלטונג פֿאַר הויך-מאַכט עלעקטראָניק
ווי עלעקטראָנישע דעוויסעס ווערן ווייטער קלענער, שנעלער און שטאַרקער, איז טערמישע פאַרוואַלטונג געוואָרן איינע פון די גרעסטע טשאַלאַנדזשיז וואָס שטייען פאר מאָדערנע אינדוסטריעס. פון הויך-מאַכט האַלב-קאָנדוקטאָרן און 5G קאָמוניקאַציע סיסטעמען ביז עלעקטרישע וועהיקלעס, לופטפאָרט עלעקטראָניק און קינסטלעכע אינטעליגענץ קאָמפּיוטינג צענטערס, דזשענערירט די פארגרעסערונג פון מאַכט געדיכטקייט אַ באַטייטיקע היץ וואָס קען באַדייטנדיק ווירקן אויף די פאָרשטעלונג און פאַרלעסלעכקייט פון דעוויסעס.
טראדיציאנעלע טערמישע פאַרוואַלטונג מאַטעריאַלן דערגרייכן ביסלעכווייַז זייערע גרענעצן. אלס רעזולטאַט, זוכן פאָרשער און פאַבריקאַנטן אַקטיוו די קומענדיקע דור היץ דיסיפּיישאַן מאַטעריאַלן מיט העכערע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי, נידעריקע טערמישע יקספּאַנשאַן און לייכטע אייגנשאַפטן.
צווישן אַלע באַקאַנטע מאַטעריאַלן, שטייט דימענט אַרויס ווי איינער פון די מערסט פּראַמישינג טערמישע פאַרוואַלטונג סאַלושאַנז.
פארוואס איז עפעקטיוו היץ דיסיפּיישאַן אַזוי וויכטיק?
די קאנטינעווירלעכע פארשריט פון האַלב-קאָנדוקטאָר טעכנאָלאָגיע האט געפירט צו העכערע אינטעגראַציע געדיכטקייטן און פארגרעסערטע היץ שטראָם אין עלעקטראָנישע דעוויסעס. איבערגעטריבענע היץ קען פאַראורזאַכן:
- פאַרקלענערטע עפעקטיווקייט פון דיווייס
- פארקירצט קאָמפּאָנענט לעבן
- טערמישע דרוק און סטרוקטורעלע שאדן
- פארגרעסערטע סיסטעם דורכפאל ראטעס
צו אַדרעסירן די שוועריקייטן, נוצן אינדוסטריעס געוויינטלעך לייזונגען ווי:
- גראַפיט בלעטער
- גראַפֿין מאַטעריאַלן
- טערמישע צובינד מאַטעריאַלן (TIMs)
- היץ רערן
- פארע קאַמערן
- אַוואַנסירטע מעטאַל מאַטריץ קאַמפּאַזאַץ
כאָטש די טעכנאָלאָגיעס פאָרשלאָגן געוויסע מעלות, האָבן פילע שוועריקייטן צו טרעפן די וואַקסנדיקע פאָדערונגען פון דער ווייַטער-דור הויך-מאַכט עלעקטראָניק, ספּעציעל וווּ אולטראַ-דין דיזיינז, לייטווייטע סטרוקטורן און עקסטרעמע היץ באַזייַטיקונג קייפּאַבילאַטיז זענען פארלאנגט.
דאָס האָט געפֿירט צו אַ באַדײַטנדיקן אינטערעס אין אַוואַנסירטע קאַרבאָן-באַזירטע טערמישע מאַטעריאַלן, ספּעציעל דימענט.
דימענט: איינער פון די מערסט טערמיש קאַנדאַקטיוו מאַטעריאַלס אויף דער ערד
דימענט איז ברייט אנערקענט ווי די כאַרדאַסט באַקאַנטע נאַטירלעך מאַטעריאַל, אָבער זיין טערמישע קאַנדאַקטיוויטי איז גלייַך באַמערקונגסווערט.
אין פאַקט, הויך-קוואַליטעט דיאַמאָנט קען ווייַזן טערמישע קאַנדאַקטיוויטי ווערטן בעערעך פינף מאָל העכער ווי קופּער, מאכן עס איינער פון די מערסט עפעקטיוו היץ-קאַנדאַקטינג מאַטעריאַלס בנימצא.
אנדערש ווי מעטאלן, וואס פירן בפֿרט איבער היץ דורך פֿרײַע עלעקטראָנען, טראַנספֿערירט דימענט היץ דורך גיטער־ווײַבראַציעס באַקאַנט ווי פֿאָנאָנען.
צוליב זײַן אייגענאַרטיקער קריסטאַל סטרוקטור, אָפֿערט דימענט:
- גאָר הויכע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי
- זייער נידעריק טערמישע יקספּאַנשאַן קאָעפיציענט
- אויסגעצייכנטע עלעקטרישע איזאָלאַציע
- הויך דיעלעקטרישע שטאַרקייט
- אויסגעצייכנטע כעמישע פעסטקייט
- אויסערגעוויינלעכע מעכאנישע שטאַרקייט
די אייגנשאפטן מאכן דיאמאנט אן אידעאלן מאטעריאל פאר פארגעשריטענע היץ פארשפרייטערס, האלב-קאנדוקטאר סובסטראטן, לייזער סיסטעמען, און הויך-מאַכט עלעקטראָנישע פּאַקאַדזשינג אַפּלאַקיישאַנז.
טערמישע קאַנדאַקטיוויטי פון פאַרשידענע דימענט טייפּס
נישט אַלע דיאַמאַנטן האָבן די זעלבע טערמישע פאָרשטעלונג. טערמישע קאַנדאַקטיוויטי איז שטאַרק באַאיינפלוסט דורך קריסטאַל ריינקייט, דעפעקט געדיכטקייט, פאַרפּעסטיקונג קאַנסאַנטריישאַן, און קריסטאַל סטרוקטור.
דימענט ווערט בכלל קלאַסיפֿיצירט אין עטלעכע קאַטעגאָריעס, אַרייַנגערעכנט:
- טיפ יא
- טיפ Ib
- טיפ IIa
- טיפ IIb
צווישן זיי, ווערט טיפ IIa דיאמאנט באטראכט ווי די ריינסטע פארעם, וואס אנטהאלט גאר נידעריגע קאנצענטראציעס פון שטיקשטאף און באר פארפוילונגען. דערפאר ווייזט עס די העכסטע טערמישע קאנדוקטיוויטעט.
טיפּישע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי ווערטן אַרייַננעמען:
| דימענט טיפּ | טערמישע קאַנדאַקטיוויטי ביי צימער טעמפּעראַטור (W/m·K) |
| טיפ יא | 600–1000 |
| טיפ IIa | 2000–2200 |
| הויך-ריינקייט CVD דיאַמאָנט | ביז 2200+ |
פֿאַר טערמישע פאַרוואַלטונג אַפּלאַקיישאַנז, טיפּ IIa איין-קריסטאַל דיאַמאָנד און הויך-קוואַליטעט CVD פּאָליקריסטאַלין דיאַמאָנד זענען די מערסט אָפט געניצטע מאַטעריאַלס.
ווי פירט דיאמאנט היץ?
דער סוד ליגט אין דער אַטאָמישער סטרוקטור פֿון דימענטן.
דיאמאנט האט א קובישע קריסטאל גיטער אין וועלכער יעדער קוילנשטאָף אַטאָם איז געבונדן צו פיר שכנותדיקע קוילנשטאָף אַטאָמען דורך שטאַרקע sp³ קאָוואַלענטע בונדן, וואָס שאַפֿט אַן אויסערגעוויינלעך סטאַבילע טעטראַהעדראַלע סטרוקטור.
ווייל אַלע וואַלענס עלעקטראָנען זענען פעסט געבונדן אין די קאָוואַלענטע בונדן, כּולל דיאַמאָנט כּמעט קיין פרייע עלעקטראָנען און דעריבער אַקטירט ווי אַן עלעקטרישער איזאָלאַטאָר.
אבער, היץ טראנספארט אין דיאמאנט איז אויסערגעווענליך עפעקטיוו.
היץ איבערפירן דורך פאָנאָנען
אין דימענט, ווערט טערמישע ענערגיע געטראָגן בפֿרט דורך פאָנאָנען - די קוואַנטיזירטע ווייבריישאַנז פון אַטאָמען אין דער קריסטאַל גיטער.
די עפעקטיווקייט פון היץ איבערפיר איז אפהענגיק פון די פאָנאָן מיטל פרייען וועג, וואָס רעפּרעזענטירט די דיסטאַנץ וואָס פאָנאָנען קענען אַרומפאָרן איידער זיי ווערן צעשפּרייט.
פאַקטאָרן וואָס רעדוצירן טערמישע קאַנדאַקטיוויטי אַרייַננעמען:
- שטיקשטאָף פֿאַרפּעסטיקונגען
- מעטאַלישע קאַטאַליסט רעשטלעך
- קריסטאַל חסרונות
- דיסלאָקאַציעס
- גרענעצן פון תבואה
- מיקראָקראַקס
- גיטער פארדרייאונגען
ווען פאָנאָנען קאָלידירן מיט די חסרונות, ווערט זייער באַוועגונג איבערגעריסן, וואָס רעדוצירט די עפעקטיווקייט פון היץ-איבערפיר.
דעריבער, ווי ריינער און מער סטרוקטורעל פערפעקט דער דיאמאנט קריסטאל, אלץ העכער זיין טערמישע קאנדוקטיוויטעט. דאס דערקלערט פארוואס טיפ IIa דיאמאנט און הויך-קוואליטעט CVD דיאמאנט ווייזן א העכערע טערמישע פערפארמענס קאמפערד מיט אנדערע דיאמאנט גראדן.
מעלות פון דימענט היץ ספּרעדערס
קאַמפּערד מיט טראַדיציאָנעלע טערמישע פאַרוואַלטונג מאַטעריאַלן, דימענט היץ ספּרעדערז פאָרשלאָגן עטלעכע באַטייַטיק בענעפיץ:
אולטרא-הויך טערמישע קאנדוקטיוויטי
שנעלע היץ באַזייַטיקונג העלפֿט אויפֿהאַלטן סטאַבילע אָפּערייטינג טעמפּעראַטורן אפילו אונטער עקסטרעמע מאַכט געדיכטקייטן.
נידעריקע טערמישע עקספּאַנשאַן
דיאַמאָנט'ס קאָעפיציענט פון טערמישער יקספּאַנשאַן איז אַפּראָקסימאַטלי 0.8 × 10⁻⁶/K, וואָס פּאַסט ענג צו פילע האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן און מינימיזירט טערמישן דרוק.
עלעקטרישע איזאָלאַציע
נישט ווי קופּער אדער אַלומינום, דימענט גיט ויסגעצייכנט טערמישע קאַנדאַקטיוויטי אָן קאָמפּראָמיס עלעקטרישע אפגעזונדערטקייט.
לייכטע דיזיין
דיאַמאָנד ערמעגליכט דינערע און לייטערע טערמישע פאַרוואַלטונג לייזונגען פֿאַר קאָמפּאַקטע עלעקטראָנישע דעוויסעס.
לאַנג-טערמין צוטרוי
די כעמישע אינערטקייט און אויסערגעווענליכע מעכאנישע אייגנשאפטן פון דיאמאנט ביישטייערן צו העכערע האַלטבארקייט אונטער שווערע אפערירן באדינגונגען.
אַפּליקאַציעס פון הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוויטי דיאַמאָנד
ווי מאַנופאַקטורינג טעקנאַלאַדזשיז פאָרזעצן צו פֿאָרשריט, דימענט היץ דיסיפּיישאַן מאַטעריאַלס געפֿינען ינקריסינג נוצן אין:
האַלב-קאָנדוקטאָר דעוויסעס
- GaN מאַכט עלעקטראָניק
- SiC מאַכט מאָדולן
- הויך-פרעקווענץ RF דעוויסעס
- אַוואַנסירטע פּאַקאַדזשינג טעכנאָלאָגיעס
לאַזער סיסטעמען
- הויך-מאַכט לאַזער דיאָדעס
- האַרט-שטאַט לייזערס
- אינדוסטריעלע לאַזער עקוויפּמענט
לופטפארט עלעקטראָניק
- סאַטעליט קאָמוניקאַציע סיסטעמען
- ראַדאַר מאָדולן
- הויך-טעמפּעראַטור עלעקטראָניק
קינסטלעכע אינטעליגענץ און דאַטן צענטערס
- קינסטלעכע אינטעליגענץ אַקסעלעראַטאָרן
- הויך-פאָרשטעלונג פּראַסעסערז
- אַוואַנסירטע קאָמפּיוטינג פּלאַטפאָרמעס
אָפּטישע און פאָטאָנישע דעוויסעס
- פּרעציזיע אָפּטישע קאָמפּאָנענטן
- הויך-מאַכט LED סיסטעמען
- פאָטאָנישע אינטעגרירטע קרייזן
אינדוסטריע עקספּערטן באַטראַכטן ברייט דיאַמאָנט ווי איינער פון די מערסט פּראַמאַסינג ווייַטער-דור טערמישע פאַרוואַלטונג מאַטעריאַלס פֿאַר אַוואַנסירטע עלעקטראָניק און האַלב-קאָנדוקטאָר טעקנאַלאַדזשיז.
די צוקונפט פון דיאַמאָנט טערמאַל פאַרוואַלטונג טעכנאָלאָגיע
ווי מאַכט געדיכטקייטן פאָרזעצן צו וואַקסן אין האַלב-קאָנדוקטאָר, טעלעקאָמוניקאַציע, אָטאָמאָטיוו און אַעראָספּייס ינדאַסטריז, וועט די פאָדערונג פֿאַר אַוואַנסירטע טערמישע לייזונגען נאָר פאַרגרעסערן.
מיט אנגייענדיקע פֿאַרבעסערונגען אין HPHT און CVD דיאַמאָנט מאַנופאַקטורינג טעקנאַלאַדזשיז, ווערן הויך טערמישע קאַנדאַקטיוויטי דיאַמאָנט מאַטעריאַלס מער צוטריטלעך און קאָסטן-עפעקטיוו ווי אלץ פריער.
פֿון האַלב-קאָנדוקטאָר פּאַקאַדזשינג ביז קינסטלעכע אינטעליגענץ קאָמפּיוטינג און אַעראָספּייס סיסטעמען, דיאַמאָנט גייט איבער פֿון אַ נישע מאַטעריאַל צו אַ קריטישן מעגלעכער מיטל פֿון דער קומענדיקער דור עלעקטראָניק.
איר אומגעגלייכטע קאָמבינאַציע פון טערמישע קאַנדאַקטיוויטי, עלעקטרישע איזאָלאַציע, נידעריקע טערמישע יקספּאַנשאַן, און מעכאַנישע געווער שטעלט דיאַמאָנט ווי איינער פון די מערסט ווערטפולע טערמישע פאַרוואַלטונג מאַטעריאַלן פֿאַר דער צוקונפֿט.