半导体冰箱冷热端散热条件实验研究

半导体制冷器件是一种高热流密度元件,在红外测量、低温超导、生物医学、空间技术等领域有重要的应用,还可开发成专用制冷装置,适用于野外施工、勘探,考古以及郊游等户外活动食品饮料的保鲜,也可用于食品、饮料及医用疫苗等的冷藏。在给定工况下,通过改善半导体器件的冷热端散热条件,可使系统制冷量和制冷性能系数大幅提高。本文设计了实验装置,特别设计了8种实验工况对采用强迫对流换热和热端采用热管换热器散热的实际半导体制冷装置进行了实验分析,提出了改善半导体制冷元件散热条件的具体措施。     

动力型分离式热管在机房空调中研究与应用

针对数据机房全天候空气调节需求,设计30k W动力型分离式热管模块,在标准焓差法实验室进行动力型分离式热管性能实验,结果表明:(1)屏蔽泵能够为热管系统持续提供足够驱动力,保证热管系统稳定、可靠的运行;(2)当热管系统回气温度与室外环境温度差≥ΔT时,热管系统制冷性能在设定工况下达到设计指标,验证了动力型分离式热管系统合理性和适用性;(3)动力型分离式热管系统的制冷量、COP随着室内外温差近似线性增长,在外界环境温度≤10℃的较宽的温度范围内使用热管系统替代蒸汽压缩式制冷系统,实现数据机房和通讯基站空调系统的低成本运行,大幅度节能减排;(4)针对机房负荷多变情况设计快速精确调节流量控制装置,实现对整个系统实施流量调节和能量控制,为热管系统控制策略设计提供了有价值的数据。     

数据机房用热管复合式空调节能性试验研究

为改进现有数据中心制冷空调系统耗能大、运行成本高等不足,设计了一套分离式热管与蒸气压缩式空调复合使用的机房空调系统,试验研究了其在不同环境温度下的制冷量和能效比,并对该复合空调系统节能性进行了分析。试验结果表明:当室外侧环境温度为7℃时,分离式热管制冷量达到最大值4575W,EER高达17.99。因此在冬季或春秋过度季节,仅运行热管工况,就可以满足机房制冷需求。综合全年空调运行工况分析,在哈尔滨、北京和广州地区全年分别至少有67%、52%和19%的时间不需要开启压缩机制冷,这可以大大降低机房制冷系统的能耗。     

半导体制冷强化传热研究

对半导体制冷片进行了稳态传热分析,对半导体制冷风冷式散热片的底座厚度、翅片长度、翅片厚度、翅片数目、翅片顶端厚度等结构进行ANSYS模拟分析优化,并通过实验对比得出风冷式、水冷式散热的半导体制冷效率与传统压缩机制冷效率的区别;同时,通过改变风冷式散热半导体制冷的风扇功率、散热片结构等分析优化了半导体制冷的散热模式。     

高性能计算机用热管复合制冷系统设计研究

根据高性能计算机全天候温控的需要,提出了综合应用蒸气压缩和动力型分离式热管制冷技术的复合冷源方案。在冬季及春、秋过渡的低温季节,运行热管循环不仅大幅降低环控装置的能耗,而且可以避免在低温环境运行压缩式制冷易发生的冷启动、回油润滑等问题。提出了蒸气压缩制冷、蒸气压缩/热管复合制冷和热管制冷的分区工作模式,引入复合制冷模式有效拓宽了热管运行温区,大幅提高了制冷系统的综合COP。模拟分析了在北京地区应用热管复合制冷技术的节能性能,相比常规的压缩制冷节能率高达40%。研究表明:热管复合制冷系统具有显著的节能减排优势,特别适用于全天候工作的机房、基站等高热密度电子集成系统的温控。     

新型冰箱制冷剂三氟甲醚与异丁烷的性能对比

本文对氟化醚类工质三氟甲醚(简称HFE143a)用作冰箱制冷剂的性能与现有冰箱制冷剂HC600a进行了对比。首先比较了新制冷剂HFE143a和现有冰箱制冷剂CFC12、HFC134a、HC600a和HFC152a/HCFC22等的基础热力性质。然后对HFE143a、HC600a和CFC12的冰箱标准工况制冷循环性能和变工况制冷循环性能进行了详细的理论计算及分析。分析表明:HFE143a完全适合做新一代冰箱制冷剂。     

热管与蒸气压缩式复合机房空调系统实验研究

搭建了高效利用室外环境空气冷能的分离式热管与蒸气压缩式复合机房空调系统实验台,对系统在热管工况和蒸气压缩式工况的性能进行了实验研究。结果表明:复合空调系统在热管工况下换热量随换热温差、高差、风量的增大而增大;当换热温差进风温差从11.6℃增加到17.4℃,换热量增加了14.4%;风量由2937.4m3/h增加到4196.3m3/h,换热量增加了5.4%;高差由1.1m增大到2.0m,换热量增加了8.3%;该系统的最佳制冷剂充注量为5.4kg。该系统在蒸气压缩式制冷工况下也具有良好的运行效果,且可实现两种模式的灵活切换,表明该复合空调系统是一种的高效可靠机房空调系统。     

半导体制冷在新型环路热管的应用计算

本文介绍了一种新型的主动式环路热管(ALHP).该环路热管系统采用泵代替了传统的毛细力驱动,通过控制储液罐的温度调节整个系统的压力.系统的压力决定了工作于气液两相区的蒸发器的工作温度.储液罐温度控制采用半导体冷却装置.为了使半导体冷却器能够更好的工作,文章提出了两种半导体冷却器的布置方式并对两种方案制冷能力进行比较,最后综合考虑各个因素提出了优选方案.     

CPU热管散热器的实验研究

为探究热管散热器的散热性能,选取使用热管数量分别为两根、四根、六根的三种重力式热管散热器为研究对象进行实验。这三种热管散热器热管与翅片的结构型式相同,翅化比均接近13.5,因此具有较高的可比性。在风速为1.7 m/s的工况下,测得了两热管散热器最大散热功率为78 W,总热阻为0.57 K/W;四热管散热器最大散热功率为116 W,总热阻为0.36 K/W;六热管散热器最大散热功率为240 W,总热阻为0.19 K/W。六管散热器蒸发端与冷凝端均温性较好,三种热管散热器达到热平衡的时间约为17 min。     

数据机房热管背板系统极端工况研究

热管背板系统在数据机房的散热领域中具有广泛的应用前景。本文主要通过实验对热管背板系统散热性能进行研究,分析背板的进风温度与风量对换热量的影响。对机房的温度场进行模拟分析,结果显示,当热管正常工作时,机房空间温度分布均匀;当机房处于部分热管发生故障的极端工况时,受故障热管的影响,机房运行温度上升,引起部分机柜进风温度超标。采用增大风量的方法来应对极端工况并分析该方法的局限性。     

Is sperm cryopreservation at -150 degree C a feasible alternative?

A series of experiments was carried out to validate a -150 degree C ultra-low temperature freezer for its possible use to properly freeze and store semen. In the first part, crude sample handling was simulated to see whether temperature of stored samples was maintained within a safe range; also, the freezing point and latent heat of fusion plateau of a semen extender were monitored. In the second part, buck semen was (i) frozen in liquid nitrogen and stored in the ultra-low freezer, (ii) frozen and stored in the ultra-low freezer, and (iii) frozen and stored in liquid nitrogen, to compare sperm cryosurvival between freezing methods. Both, frequent removal of samples and long opening of the freezer door did not negatively affect stored sample temperature; latent heat of fusion plateau was 5 minutes long. Semen stored either at -150 degree C or at -196 degree C cryosurvived similarly after 2 days and after 2 months of cryopreservation.     

基于半导体制冷器的CPU散热研究

针对目前计算机日益增多的CPU热故障、常规风冷散热法已接近极限的问题,研究了把半导体制冷器用于CPU芯片散热的一种实用方法,提出了防止CPU结露的具体措施,并对半导体制冷器的冷量控制进行了设计。实际运行和调试证明本方案是一种提高CPU散热能力的实用、有效、可行的办法。     

半导体制冷及其在物理实验中的应用

半导体制冷是通过空穴和电子在运动中直接传递热量的固体致冷方式.本文通过半导体致冷型恒温量热器和半导体热电特性实验为例,说明在物理实验中应用半导体制冷技术的设计思路及优势.     

Theory of the photoacoustic effect of semiconductor quantum wells

We develop a theory of the photoacoustic effect of semiconductor quantum wells. Assuming a multilayer system of optically uniaxial media with dissipation we describe the generation of heat and the conduction of the heat through the system by a generalized transfer-matrix method. It is shown by applying this theory to a semiconductor quantum well that the photoacoustic signal is very sensitive on the quantum-size effect and the longitudinal and transverse relaxation times. Our theory predicts that photoacoustics should be a profitable method for the investigation of semiconductor micro- and nanostructures.     

大功率LED热阻自动测量方法研究

在没有散热措施的情况下,大功率LED芯片的温度迅速升高,当结温超过最大允许温度时,大功率LED会因过热而损坏。大功率LED灯具设计中,最主要的设计工作就是散热设计。利用LED半导体器件的结电压与结温具有良好的线性关系的特性,通过测量大功率LED工作时的正向压降,工作电流,恒温箱温度和热衬温度,采用的电学参数法,实现了大功率LED热阻的自动测量。设计并制作了大功率LED热阻自动测量仪,快速、准确的测量了LED晶片到热衬的热阻。六种不同规格LED晶片到热衬的热阻测量值与计算值之间的误差小于10%。热阻测量值普遍高于理论计算值,说明LED制造工艺水平还有很大的提升空间。     

AuSn焊料组分对半导体激光器件性能的影响

为了提高半导体激光器件的可靠性,研究了AlN过渡热沉上AuSn焊料不同配比对半导体激光器器件性能的影响。利用MOCVD 生长975 nm芯片,通过对半导体激光器器件表面形貌、空洞、光谱特性、热阻特性以及寿命测试,Au组分比重低于72%的AlN过渡热沉封装器件表面颜色明显不同于组分相对较高的,空洞较多,平均波长红移约5 nm,在寿命试验中过早失效,最终得出AuSn焊料中Au组分比重最好大于72%,小于80%,才能保证封装器件焊接质量,为实际生产和使用提供了指导意义。     

Multiple exciton generation in semiconductor nanocrystals: Toward efficient solar energy conversion

Within the range of photon energies illuminating the Earth's surface, absorption of a photon by a conventional photovoltaic semiconductor device results in the production of a single electron‐hole pair; energy of a photon in excess of the semiconductor's bandgap is efficiently converted to heat through interactions between the electron and hole with the crystal lattice. Recently, colloidal semiconductor nanocrystals and nanocrystal films have been shown to exhibit efficient multiple electron‐hole pair generation from a single photon with energy greater than twice the effective band gap. This multiple carrier pair process, referred to as multiple exciton generation (MEG), represents one route to reducing the thermal loss in semiconductor solar cells and may lead to the development of low cost, high efficiency solar energy devices. We review the current experimental and theoretical understanding of MEG, and provide views to the near‐term future for both fundamental research and the development of working devices which exploit MEG.     

基于Ⅲ-Ⅴ与Ⅱ-Ⅵ族半导体材料色散特性的高灵敏度慢光干涉仪

分析了Ⅲ-Ⅴ与Ⅱ-Ⅵ族半导体材料的光学特性,证明半导体慢光介质不但可以提高干涉仪的光谱灵敏度,而且可以获得远大于气体慢光介质的工作光谱范围.实验证明,基于慢光介质GaAs的干涉仪光谱灵敏度相对于传统的干涉仪提高约3.2倍. 关键词： 干涉仪 非线性光学 Ⅲ-Ⅴ与Ⅱ-Ⅵ族半导体材料     

Cryopreservation of horse semen under laboratory and field conditions using a Stirling Cycle freezer

A Stirling Cycle freezer has been developed as an alternative to conventional liquid nitrogen controlled rate freezers. Horse semen samples were cooled in 0.25 ml straws and 15 ml bags in the Stirling Cycle freezer under laboratory conditions and as a portable device, powered from a car battery. For comparison, straws were frozen in a conventional liquid nitrogen controlled rate freezer. Upon thawing, motility and viability of samples frozen in the Stirling Cycle freezer were not significantly different when compared to samples frozen in the liquid nitrogen freezer. Unlike liquid nitrogen systems, the Stirling Cycle freezer does not pose a contamination risk, can be used in sterile conditions and has no need for a constant supply of cryogen. The freezer has potential for use in veterinary and genetic conservation applications.