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固体材料的导热系数探讨

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在仿真计算中,有很多因素会影响到仿真精度。

其中最重要的一个就是材料的导热系数。在大部分的稳态计算中,这是材料需要设置的唯一参数。

一般我们会根据供应商的产品手册上提供的导热系数进行仿真计算,然而,如何去验证datasheet上的数值准确性呢?那只能是实际测试了。

其实讨论这个问题是钻牛角尖,一般工程应用中,根本不需要精确的导热系数设置。比如把散热片的导热系数设置为180或者200W/m-K,误差几乎可以忽略不计。不过,这并不代表在物理意义上180的导热系数与200的导热系数是一样的。

所以,这个问题从理论上还是可以探讨一下的。

现在市面上有很多昂贵的仪器,可以测试【固体导热系数】。问题是:

1. 很多材料的导热系数是各向异性的。根据傅里叶公式,只能测试某种材料单个方向(一维)上的导热系数。

2. 测试时会有接触热阻的影响和热辐射带来的损失。

3. 在实际使用中,不同的材料的导热系数是随温度变化的,比如IC中常用的材料硅,在常温下和操作温度下,其导热系数值相差达到20%。

另外,如何界定这台仪器测试的就是你想要的值?有没有一个类似铯原子钟来标定【标准的一秒】这样的【标准】来验证仪器的可靠性呢?当然有,那就是定标材料,一台仪器准不准,用定标材料测试一下就知道了。

在国际上,有几个机构提供标准材料作为仪器的标定。比如NISL ,NPL ,JRC等等。

 

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