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應(yīng)用領(lǐng)域
我們的熱分析設(shè)備所應(yīng)用的領(lǐng)域
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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，熱管理在各個(gè)領(lǐng)域的需求變得越來(lái)越重要。電子設(shè)備的性能不斷地提高,，其發(fā)熱量也越來(lái)越大，這也意味著它們產(chǎn)生更多的廢熱，通過(guò)有效地管理電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量對(duì)于創(chuàng)造市場(chǎng)上最安全和最高效的電子產(chǎn)品至關(guān)重要。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)臒峁芾?，電子設(shè)備的性能會(huì)降低，壽命會(huì)縮短，能效也會(huì)降低。
這就是為什么電子產(chǎn)品的熱分析如此重要的原因——它能夠幫助設(shè)計(jì)人員找到最佳的散熱方法，確保電子設(shè)備的性能和效率。通過(guò)提供更有效的散熱技術(shù)，制造商不僅能夠顯著提高系統(tǒng)的處理能力，還能使設(shè)計(jì)更加緊湊和高效，滿足用戶對(duì)高性能和便攜性的需求。林賽斯提供導(dǎo)熱解決方案，使電子產(chǎn)品的熱分析能夠幫助設(shè)計(jì)師和制造商改進(jìn)他們的產(chǎn)品，有效提升電子產(chǎn)品的性能和可靠性。
半導(dǎo)體諸如硅（Si）、鍺（Ge）、砷化鎵（GaAs）或硫化鎘（CdS），已成為電氣工程中不可缺少的材料。它們不僅構(gòu)成了計(jì)算機(jī)、顯示器和智能手機(jī)等電子設(shè)備的基礎(chǔ)，而且在發(fā)光方面也變得越來(lái)越重要。
半導(dǎo)體元件在使用過(guò)程中的熱行為可以通過(guò)熱分析測(cè)量方法來(lái)確定，也可以通過(guò)工藝步驟的效率來(lái)確定，包括層結(jié)構(gòu)和粘合性能。也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)注入剖面（如硅中的硼）或潔凈室空氣（如有機(jī)成分）的控制。
無(wú)論您的任務(wù)是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、質(zhì)量控制、過(guò)程優(yōu)化還是損壞分析，林賽斯都可以為您提供合適的產(chǎn)品。熱分析方法有無(wú)數(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，如差示掃描量熱法（DSC）、熱重分析法（TGA）或熱（TCA）和電輸運(yùn)（HCS）測(cè)量，使用激光閃光（LFA）技術(shù)或我們成熟的 LSR 平臺(tái)，林賽斯在產(chǎn)品能力方面處于領(lǐng)先地位。
相變材料（PCM），也稱為潛熱儲(chǔ)存材料，它在一定的相變溫度下將其物質(zhì)狀態(tài)從典型的固體變?yōu)橐后w，反之亦然。相變材料在熔化或凝固過(guò)程中可以儲(chǔ)存或釋放大量的能量，因此，它可以用于冷卻或加熱應(yīng)用，最常見(jiàn)的應(yīng)用是冷敷袋和熱敷袋。除此之外，相變材料還廣泛應(yīng)用于餐飲、建筑、汽車或服裝等行業(yè)。水或醋酸鈉是眾所周知的 PCM ，后者可用于上述的加熱墊。
下圖所示的例子是兩種水合鹽的熱導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果。在室溫下，兩種 PCMs 均為液體。將液體樣品裝入燒杯中，燒杯被置于回火液浴中。為了測(cè)量，將傳感器（THB/B/Metal）懸掛在液體樣品中，測(cè)量的溫度梯度為 -20 °C，-10 °C，0 °C，+10 °C，20 °C（室溫）和 +30 °C ，因此測(cè)量是從材料的固態(tài)開(kāi)始的。在每個(gè)溫度水平下記錄三個(gè)測(cè)量點(diǎn)并取平均值。
試樣 A 的熱導(dǎo)率隨著升溫至 0 ℃ 略有增加，而試樣B的熱導(dǎo)率略有下降。在 0 ~ 10 ℃ 的溫度范圍內(nèi)，兩種樣品都從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，這也可以從熱導(dǎo)率的下降中清楚地看到。隨著溫度的繼續(xù)升高，兩種樣品的熱導(dǎo)率均略有增大。總的來(lái)說(shuō)，樣品 B 比樣品 A 表現(xiàn)出更高的熱導(dǎo)率。
碲化鉍是唯一的 NIST 認(rèn)證的塞貝克系數(shù)參考材料。但它只能在 120 °C 的最高溫度下使用。康銅的使用溫度可以高達(dá) 800 °C ，因此可用作高溫校準(zhǔn)材料。通過(guò)計(jì)算斜率的方法，在每個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)使用不同的溫度梯度，并從所得直線的斜率計(jì)算塞貝克系數(shù)，可提高測(cè)量準(zhǔn)確度。
在 -143 °C 至 172 °C（130 K 至 445 K）的溫度范圍內(nèi)測(cè)量康銅參考樣品的塞貝克系數(shù)，使用斜率方法（見(jiàn)插圖）來(lái)測(cè)量每個(gè)溫度點(diǎn)的塞貝克系數(shù)。在每個(gè)溫度下，對(duì)樣品施加多個(gè)溫度梯度，并從所得直線的斜率來(lái)計(jì)算塞貝克系數(shù)。結(jié)果可以用相對(duì)塞貝克系數(shù)或絕對(duì)塞貝克系數(shù)對(duì) Pt 作圖。
熱電優(yōu)值（ZT）是用于表征熱電材料熱電性能的重要參數(shù)。通常 ZT 是由熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率以及塞貝克系數(shù)計(jì)算出來(lái)的，這三個(gè)參數(shù)是分別測(cè)量的，每次測(cè)量都具有一定的誤差。哈曼法允許僅在一次測(cè)量中直接測(cè)量 ZT ：在熱電材料上施加電流，由于珀?duì)栙N效應(yīng)，在樣品中產(chǎn)生溫度梯度，通過(guò)測(cè)量熱電壓和歐姆降，來(lái)計(jì)算熱電優(yōu)值 ZT 。
使用 Harman 法結(jié)合林賽斯 LSR-3 測(cè)量系統(tǒng)，分析了 NIST （SRM 3451）? 碲化鉍（Bi2Te3）參考物質(zhì)。測(cè)量結(jié)果清楚地顯示了在單個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)的典型電壓分布。在這種情況下，通過(guò)設(shè)置歐姆壓降和熱電壓降的關(guān)系，可以簡(jiǎn)單地計(jì)算出室溫下的熱電優(yōu)值 ZT ，在室溫下ZT值為 0.50 。
熱電材料和微電子學(xué)是現(xiàn)代工業(yè)中一個(gè)廣泛的研究領(lǐng)域。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)芯片、電子電路板和處理器的小型化已經(jīng)達(dá)到納米級(jí)，與此同時(shí)，熱管理變得越來(lái)越重要。由于熱和磁場(chǎng)對(duì)大多數(shù)材料都有影響，因此確定其影響和熱電行為具有重要意義。
該圖顯示了一種厚度為 150 nm 的銻（Sb）薄膜樣品在室溫至 180 ℃ 的范圍內(nèi)霍爾系數(shù)、遷移率和電阻率的測(cè)量。它廣泛應(yīng)用于熱電材料領(lǐng)域（以合金的形式，例如 Bi1?XSbX），并在新興微電子領(lǐng)域中也有廣泛應(yīng)用?。然而，金屬銻的最大應(yīng)用是鉛酸電池中的鉛銻板。藍(lán)色曲線表示電阻率隨著溫度的升高而增加，對(duì)金屬樣品而言是正常的。橙色的曲線表示載流子的遷移率，其隨著電阻率的增加而減小。綠色曲線表示霍爾系數(shù)，它描述了載流子對(duì)外部磁影響的靈敏度。
熱電材料用于熱電發(fā)電機(jī)，通過(guò)溫度梯度將熱能轉(zhuǎn)化為電能。使用熱電優(yōu)值（ZT）來(lái)表征熱電材料的性能。為了計(jì)算熱電優(yōu)值，必須知道熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)。與相應(yīng)的塊狀材料相比，金屬薄膜具有較低的熱導(dǎo)率，而電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)受影響較小，因此 ZT 值較高。金屬薄膜在工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用，例如用于集成電路的制造。
采用直流磁控濺射法制備了厚度為 100 nm 的金（Au）納米層，在 225 ~ 375 K 的溫度范圍內(nèi)測(cè)量其熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)，由這些參數(shù)計(jì)算得到 ZT 值。測(cè)得該薄膜的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性約為塊狀材料的一半。結(jié)果表明了經(jīng)典尺寸效應(yīng)的明顯影響，并得到了驗(yàn)證，與 Wiedemann-Franz 定律完全一致。
