Kí ló dé tí Diamond fi ní irú ìṣiṣẹ́ ooru tó yàtọ̀ tó bẹ́ẹ̀?

Àwọn Ohun Èlò Ìdáná Oòrùn Dáyámọ́ńdì: Ọjọ́ iwájú Ìṣàkóso Ooru fún Àwọn Ẹ̀rọ Amúnádókì Agbára Gíga

Bí àwọn ẹ̀rọ itanna ṣe ń tẹ̀síwájú láti dínkù sí i, kíákíá sí i, àti láti lágbára sí i, ìṣàkóso ooru ti di ọ̀kan lára ​​​​àwọn ìpèníjà tó tóbi jùlọ tí àwọn ilé-iṣẹ́ òde òní ń dojúkọ. Láti àwọn semiconductors alágbára gíga àti àwọn ètò ìbánisọ̀rọ̀ 5G sí àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ iná mànàmáná, àwọn ilé-iṣẹ́ ẹ̀rọ itanna afẹ́fẹ́, àti àwọn ilé-iṣẹ́ iṣiṣẹ́ AI, ìdàgbàsókè agbára ń mú ooru tó pọ̀ wá tí ó lè ní ipa pàtàkì lórí iṣẹ́ ẹ̀rọ àti ìgbẹ́kẹ̀lé.

Àwọn ohun èlò ìtọ́jú ooru àtijọ́ ń dé ààlà wọn díẹ̀díẹ̀. Nítorí náà, àwọn olùṣèwádìí àti àwọn olùpèsè ń wá àwọn ohun èlò ìtújáde ooru ìran tuntun pẹ̀lú agbára ìdarí ooru tó ga jùlọ, ìfàsẹ́yìn ooru tó kéré, àti àwọn ànímọ́ tó fẹ́ẹ́rẹ́fẹ́.

Láàrín gbogbo àwọn ohun èlò tí a mọ̀, diamond dúró gẹ́gẹ́ bí ọ̀kan lára ​​àwọn ọ̀nà ìtọ́jú ooru tí ó ní ìlérí jùlọ.

Kí ló dé tí ìtújáde ooru tó gbéṣẹ́ fi ṣe pàtàkì tó bẹ́ẹ̀?

Ìlọsíwájú tí ìmọ̀ ẹ̀rọ semiconductor ń ní nígbà gbogbo ti mú kí àwọn ìwọ̀n ìṣọ̀kan pọ̀ sí i àti pé ooru tó ń pọ̀ sí i wà nínú àwọn ẹ̀rọ itanna. Ooru tó pọ̀ jù lè fa:

• Dínkù iṣẹ́ ẹ̀rọ
• Kuru igbesi aye paati
• Ìṣòro ooru àti ìbàjẹ́ ìṣètò
• Awọn oṣuwọn ikuna eto ti o pọ si

Láti kojú àwọn ìpèníjà wọ̀nyí, àwọn ilé iṣẹ́ sábà máa ń lo àwọn ọ̀nà ìtọ́jú bíi:

• Àwọn ìwé graphite
• Àwọn ohun èlò Graphene
• Àwọn ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ ooru (TIMs)
• Àwọn páìpù ooru
• Àwọn yàrá ìgbóná
• Àwọn àkópọ̀ irin matrix tó ti ní ìlọsíwájú

Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ wọ̀nyí ní àwọn àǹfààní kan, ọ̀pọ̀ ènìyàn ló ń tiraka láti bá àwọn ohun tí ń pọ̀ sí i nínú àwọn ẹ̀rọ itanna alágbára gíga tí ó ń bọ̀ mu, pàápàá jùlọ níbi tí a ti nílò àwọn àwòrán tín-tín-tín, àwọn ẹ̀rọ tí ó fúyẹ́, àti àwọn agbára yíyọ ooru kúrò pátápátá.

Èyí ti fa ìfẹ́ sí àwọn ohun èlò ooru onígbàlódé tí a fi erogba ṣe, pàápàá jùlọ dáyámọ́ńdì.

Dáyámọ́ńdì: Ọ̀kan lára ​​àwọn ohun èlò tó ń darí ooru jùlọ ní ayé

Wọ́n mọ̀ dáyámọ́ǹdì sí ohun àdánidá tó ṣòro jùlọ tí a mọ̀, àmọ́ agbára ìgbóná rẹ̀ tún yàtọ̀ síra pẹ̀lú.

Ní tòótọ́, dáyámọ́ńdì tó dára jùlọ lè fi ìwọ̀n ìgbóná agbára hàn ní ìwọ̀n ìlọ́po márùn-ún tí ó ga ju bàbà lọ, èyí tí ó mú kí ó jẹ́ ọ̀kan lára ​​àwọn ohun èlò tí ó gbé ooru ga jùlọ tí ó wà.

Láìdàbí àwọn irin, tí ó máa ń gbé ooru jáde nípasẹ̀ àwọn elektron ọ̀fẹ́, dáyámọ́ńdì máa ń gbé ooru lọ nípasẹ̀ àwọn ìgbìn tí a mọ̀ sí phonon.

Nítorí ìṣètò kristali rẹ̀ tó yàtọ̀, dáyámọ́ńdì ní:

• Agbara igbona giga pupọ
• Ìsọdipúpọ̀ ìfàsẹ́yìn ooru tí ó kéré gan-an
• Idabobo itanna to dara julọ
• Agbara dielectric giga
• Iduroṣinṣin kemikali ti o tayọ
• Agbara ẹrọ ti o tayọ

Àwọn ànímọ́ wọ̀nyí mú kí dáyámọ́ńdì jẹ́ ohun èlò tó dára jùlọ fún àwọn ohun èlò ìfọ́nká ooru tó ti pẹ́, àwọn ohun èlò ìṣàpẹẹrẹ semiconductor, àwọn ètò lésà, àti àwọn ohun èlò ìfipamọ́ ẹ̀rọ itanna tó lágbára.

Ìgbékalẹ̀ Ooru ti Awọn Iru Diamond Oniruuru

Kìí ṣe gbogbo dáyámọ́ńdì ló ní iṣẹ́ ooru kan náà. Ìmọ́tótó kírísítàlì, ìwọ̀n àbùkù, ìṣọ̀kan àìmọ́, àti ìṣètò kírísítàlì ló ní ipa lórí agbára ìṣiṣẹ́ ooru.

A maa pin Diamond si awọn ẹka pupọ, pẹlu:

• Iru Ia
• Irú Ib
• Irú IIa
• Irú IIb

Láàrin wọn, a kà á sí pé ó jẹ́ dúdú Iru IIa, ó ní ìwọ̀n tó kéré gan-an nínú àwọn ohun tí kò ní nitrogen àti boron. Nítorí náà, ó ní agbára ìgbóná tó ga jùlọ.

Àwọn ìwọ̀n ìṣàtúnṣe ooru tí a sábà máa ń lò pẹ̀lú:

Irú Dáyámọ́ǹdì	Ìgbékalẹ̀ ooru ní Ìwọ̀n otútù yàrá (W/m·K)
Iru Ia	600–1000
Irú IIa	2000–2200
Dáyámọ́ǹdì CVD Mímọ́-Gíga	Títí dé 2200+

Fún àwọn ohun èlò ìtọ́jú ooru, Type IIa single-crystal diamond àti CVD polycrystalline diamond tó ga jùlọ ni àwọn ohun èlò tí a sábà máa ń lò jùlọ.

Báwo ni Diamond ṣe ń ṣe ooru?

Àṣírí náà wà nínú ìṣètò átọ́míìkì dáyámọ́ǹdì.

Dáyámọ́ǹdì ní ìdè kírísítà onígun mẹ́rin nínú èyí tí a ti so átọ̀mù káàbọ̀n kọ̀ọ̀kan pọ̀ mọ́ àwọn átọ̀mù káàbọ̀n mẹ́rin tí ó wà nítòsí nípasẹ̀ àwọn ìdè ìṣọ̀kan sp³ tí ó lágbára, tí ó sì ń ṣe ìṣètò tetrahedral tí ó dúró ṣinṣin gidigidi.

Nítorí pé gbogbo àwọn elekitironi valence ni a so mọ́ ara wọn dáadáa láàárín àwọn ìsopọ̀ covalent wọ̀nyí, dáyámọ́ńdì kò ní àwọn elekitironi ọ̀fẹ́ rárá, nítorí náà ó ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí insulator iná.

Sibẹsibẹ, gbigbe ooru ni okuta iyebiye jẹ doko pupọ.

Gbigbe Ooru Nipasẹ Awọn Foonu

Nínú dáyámọ́ńdì, agbára ooru ni a ń gbé ní pàtàkì nípasẹ̀ àwọn phonónì—àwọn ìró ìgbì tí a ṣe àyẹ̀wò àwọn átọ̀mù nínú ìlà kírísítálì.

Agbára gbigbe ooru da lori ipa ọna ọfẹ ti phonon, eyiti o duro fun ijinna ti awọn phonon le rin ṣaaju ki o to tuka.

Àwọn okùnfà tí ó ń dín agbára ìgbóná kù ni:

• Àwọn ohun àìní nitrogen
• Àwọn ìyókù ayáradára onírin
• Àwọn àbùkù kristali
• Àwọn ìyọkúrò
• Àwọn ààlà ọkà
• Microcracks
• Àwọn ìyípadà sí ààlà

Tí àwọn fónónì bá pàdé àwọn àbùkù wọ̀nyí, ìṣíkiri wọn a máa dáwọ́ dúró, èyí á sì dín agbára ìṣíkiri ooru kù.

Nítorí náà, bí kristali diamond bá ṣe mọ́ tónítóní tó sì pé ní ìṣètò tó dára jù, bẹ́ẹ̀ náà ni agbára ìgbóná rẹ̀ ṣe máa pọ̀ sí i. Èyí ló ṣàlàyé ìdí tí dáyámọ́ńdì Type IIa àti dáyámọ́ńdì CVD tó ga fi ń ṣe iṣẹ́ ooru tó ga ju àwọn ìwọ̀n dáyámọ́ńdì mìíràn lọ.

Àwọn Àǹfààní ti Àwọn Ohun Èlò Ìfọ́nká Ojú Omi Diamond

Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ohun èlò ìṣàkóso ooru ìbílẹ̀, àwọn ohun èlò tí ń tàn ooru dáyámọ́ǹdì ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àǹfààní pàtàkì:

Ìgbékalẹ̀ Ooru Gíga Jùlọ

Yíyọ ooru kíákíá ń ran lọ́wọ́ láti máa ṣe àwọn iwọ̀n otútù iṣẹ́ tó dúró ṣinṣin, kódà lábẹ́ àwọn agbára tó ga jùlọ.

Ìfàsẹ́yìn Ooru Kekere

Ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn ooru tí Diamond ní jẹ́ nǹkan bí 0.8 × 10⁻⁶/K, ó bá ọ̀pọ̀lọpọ̀ ohun èlò semiconductor mu, ó sì dín wahala ooru kù.

Ìdábòbò iná mànàmáná

Láìdàbí bàbà tàbí aluminiomu, dáyámọ́ńdì ní agbára ìgbóná tó dára gan-an láìsí pé ó ní ipa lórí ìyàsọ́tọ̀ iná mànàmáná.

Apẹrẹ Fẹlẹfẹẹ

Diamond ń jẹ́ kí àwọn ọ̀nà ìtọ́jú ooru tín-ínrín àti tín-ín-rín rọrùn fún àwọn ẹ̀rọ itanna onípele kékeré.

Igbẹkẹle Igba Pípẹ́

Àìlera kẹ́míkà Diamond àti àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ tó tayọ ló ń mú kí ó lágbára sí i lábẹ́ àwọn ipò iṣẹ́ tó le koko.

Awọn ohun elo ti Diamond Itọju Ooru Giga

Bí àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣelọ́pọ́ ṣe ń tẹ̀síwájú, àwọn ohun èlò ìtújáde ooru dáyámọ́ǹdì ń rí i pé lílò wọn ń pọ̀ sí i ní:

Àwọn Ẹ̀rọ Semikondukto

• Awọn ẹrọ itanna agbara GaN
• Awọn modulu agbara SiC
• Awọn ẹrọ RF igbohunsafẹfẹ giga
• Awọn imọ-ẹrọ iṣakojọpọ ti ilọsiwaju

Àwọn Ètò Lésà

• Àwọn dióódù lésà alágbára gíga
• Àwọn lésà ìpele tó lágbára
• Awọn ohun elo lesa ile-iṣẹ

Àwọn Ẹ̀rọ Itanna Aerospace

• Àwọn ètò ìbánisọ̀rọ̀ sátẹ́láìtì
• Àwọn modulu Rada
• Awọn ẹrọ itanna iwọn otutu giga

Awọn Ile-iṣẹ Imọye-ara ati Awọn Ile-iṣẹ Data

• Awọn ohun elo iyara AI
• Awọn isise iṣẹ-ṣiṣe giga
• Awọn iru ẹrọ iširo ti ilọsiwaju

Àwọn Ẹ̀rọ Opitika àti Photonic

• Awọn ẹya opitika to peye
• Awọn eto LED agbara giga
• Awọn iyika ti a ṣepọ pẹlu Photonic

Àwọn ògbógi nínú iṣẹ́ náà gbà pé dáyámọ́ǹdì jẹ́ ọ̀kan lára ​​àwọn ohun èlò ìṣàkóso ooru tó dájú jùlọ fún àwọn ẹ̀rọ itanna àti àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ semiconductor tó ti pẹ́.

Ọjọ́ iwájú ti ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣàkóso ooru Diamond

Bí agbára ìfúnpọ̀ bá ń pọ̀ sí i ní gbogbo ilé iṣẹ́ semiconductor, telikomunikasonu, ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́, àti afẹ́fẹ́, ìbéèrè fún àwọn ojutu ooru tó ti ní ìlọsíwájú yóò máa pọ̀ sí i.

Pẹ̀lú àwọn àtúnṣe tó ń lọ lọ́wọ́ nínú àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ HPHT àti CVD diamond, àwọn ohun èlò diamond conductivity thermal conductivity gíga ń di èyí tó rọrùn láti rí àti èyí tó wúlò ju ti tẹ́lẹ̀ lọ.

Láti inú ìdìpọ̀ semiconductor sí ètò ìṣiṣẹ́ AI àti ètò afẹ́fẹ́, diamond ń yípadà láti ohun èlò pàtàkì sí ohun èlò tó ń mú kí àwọn ẹ̀rọ itanna tuntun ṣiṣẹ́.

Àpapọ̀ rẹ̀ tí kò lẹ́gbẹ́ ti agbára ìgbóná, ìdábòbò iná mànàmáná, ìfẹ̀sí ooru tí kò pọ̀, àti agbára ìṣiṣẹ́ ẹ̀rọ mú kí dúdú jẹ́ ọ̀kan lára ​​àwọn ohun èlò ìṣàkóso ooru tí ó ṣe pàtàkì jùlọ fún ọjọ́ iwájú.