RU2587435C2

RU2587435C2 - THIN-FILM THERMOELECTRIC DEVICE WITH BALANCED ELECTROPHYSICAL PARAMETERS OF p- AND n-SEMICONDUCTOR BRANCHES

Info

Publication number: RU2587435C2
Application number: RU2014100213/08A
Authority: RU
Inventors: Тагир Абдурашидович Исмаилов; Хаджимурат Магомедович Гаджиев; Тимур Декартович Нежведилов; Татьяна Алексеевна Челушкина
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2016-06-20
Also published as: RU2014100213A

Abstract

FIELD: cooling.

SUBSTANCE: invention relates to cooling and heat removal systems, in particular to devices for cooling of computer processors. Thin-film thermoelectric device with balanced electric-physical parameters of p-and n-semiconductor branches is made in form of thermoelectric device, wherein p-and n-type semiconductors are made in form of parallelepipeds with different geometric dimensions, and thermal module is made in form of thin film on the reverse side of CPU crystal for intensification of heat transfer through substrate on heat sink, resulting in Joule heat releases become almost negligible, as well as identity of resistance of semiconductor branches is achieved.

EFFECT: high efficiency of cooling system.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерных процессоров.The invention relates to cooling and heat sink systems, for example, to devices for cooling computer processors.

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.A known method of heat removal from heat-generating electronic components [1], which uses p-type and n-type semiconductor branches with the same geometric dimensions. However, the electrical parameters of different types of semiconductors are different and this leads to different values of the voltage drop across the branches of different types of conductivity. In turn, this leads to the fact that semiconductor branches of various types cannot achieve optimal parameters at the same time, which affects the parameters of the thermoelectric device as a whole.

Цель изобретения - повышение эффективности системы охлаждения.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the cooling system.

Это достигается тем, что полупроводниковые ветви p- и n-типа изготавливаются в виде параллелепипедов с различными геометрическими размерами.This is achieved by the fact that p- and n-type semiconductor branches are made in the form of parallelepipeds with various geometric dimensions.

На фиг.1 представлена конструкция термоэлектрического устройства со сбалансированными электрофизическими параметрами p- и n-полупроводниковых ветвей.Figure 1 shows the design of a thermoelectric device with balanced electrophysical parameters of p- and n-semiconductor branches.

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.Cold junctions 2 are located on the substrate 1, connecting to the hot junctions 3 through p-type 4 and n-type semiconductors 5. The height of thin-film branches and the width are the same for p-type and n-type semiconductors, and the length differs by an inverse proportion to the resistivity semiconductor materials of various types. The topology of the branches is mirrored in the even and odd rows of the thermoelectric device.

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.The manufacture of a thermoelectric device in the form of a thin film can significantly reduce the resistance of semiconductor films by reducing the thickness, which leads to the fact that the Joule heat generation becomes practically insignificant, while the thermoelectric phenomena are completely preserved. In addition, heat from the source freely conductively passes into the environment due to the small thickness of the film and its high thermal conductivity. Under these conditions, the achievement of the identity of the resistances of semiconductor branches of p- and n-type is especially valuable.

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.The use of the presented device will improve the heat transfer efficiency and significantly reduce the dimensions of the heat sink system, and thereby increase the intensity of the cooling systems. It is advisable to place a thin-film thermoelectric device with balanced electrophysical parameters of p- and n-semiconductor branches between the semiconductor crystal of the computer processor and the substrate to intensify the process of heat transfer from heated components through the substrate and the body to the heat sink.

ЛитератураLiterature

1. Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопередачи. - СПб.: Политехника, 2005.1. Ismailov T.A. Thermoelectric semiconductor devices and heat transfer intensifiers. - St. Petersburg: Polytechnic, 2005.

Claims

A thin-film thermoelectric device with balanced electrophysical parameters of p- and n-semiconductor branches, made in the form of a thermoelectric device, characterized in that p- and n-type semiconductor branches are made in the form of parallelepipeds with different geometric dimensions, and the thermal module itself is made in the form of a thin film on the back of the computer processor chip to intensify the heat transfer process through the substrate to the heat sink, resulting in Joule heat dissipation tions become practically irrelevant, and achieve the same resistance semiconductor branches.