传热学 电力电子器件热管理PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1半导体科技走势 2

1.2与温度相关的失效 6

1.2.1与温度相关的机械失效 6

1.2.2与温度相关的腐蚀失效 10

1.2.3与温度相关的电气失效 11

1.3传热对电子设备的重要性 11

1.4热设计过程 12

参考文献 15

第2章 能量、能量传递和传热 16

2.1能量和功 16

2.2宏观和微观能量 17

2.3能量传递和传热 20

2.4状态方程 21

习题 22

参考文献 23

第3章 能量守恒定律 24

3.1热力学第一定律 24

3.2控制质量的能量平衡 25

3.3控制体积的能量平衡 30

习题 36

参考文献 41

第4章 传热机理 42

4.1导热 42

4.2对流换热 45

4.2.1空气对流换热的简化公式 46

4.3辐射换热 48

习题 51

参考文献 52

第5章 热阻网络 53

5.1热阻的概念 53

5.2串联导热平壁 56

5.3并联导热平壁 59

5.4总热阻网络 61

5.5接触热阻 65

5.6热界面材料 67

5.7扩散热阻 69

5.8印制电路板（PCB）的热阻 72

习题 76

参考文献 80

第6章 微电子封装的热特性 81

6.1封装的重要性 81

6.2封装类型 81

6.3微电子封装的热特性 87

6.3.1结-空气热阻 87

6.3.2结-壳热阻和结-板热阻 89

6.3.3封装的热特性参数 91

6.4封装的热阻网络 91

6.5影响封装热性能的参数 94

6.5.1封装尺寸 94

6.5.2封装材料 94

6.5.3芯片尺寸 95

6.5.4器件热耗散量 96

6.5.5气流速度 97

6.5.6板的尺寸和导热系数 98

习题 98

参考文献 100

第7章 翅片与散热器 101

7.1翅片方程 101

7.1.1无限长翅片 103

7.1.2翅顶绝热 105

7.1.3翅顶的对流和辐射 105

7.1.4翅顶为恒定温度 107

7.2翅片热阻、功效和效率 111

7.3变截面翅片 116

7.4散热器的热阻、功效和效率 119

7.5散热器的制造工艺 127

习题 131

参考文献 134

第8章 热传导理论 135

8.1通过平壁的一维导热方程 137

8.2导热方程的一般形式 139

8.3边界和初始条件 141

8.3.1温度边界条件 142

8.3.2热流边界条件 143

8.3.3对流边界条件 144

8.3.4辐射边界条件 145

8.3.5综合边界条件 146

8.3.6界面边界条件 146

8.4稳态导热 148

8.4.1一维稳态导热 148

8.4.2二维稳态导热 150

8.5非稳态导热 152

8.6集总系统 153

8.6.1简单集总系统分析 154

8.6.2一般集总系统分析 154

8.6.3集总系统分析法的适用范围 157

习题 158

参考文献 162

第9章 对流传热基础 163

9.1流动类型 163

9.1.1外部流动和内部流动 163

9.1.2强制对流和自然对流流动 163

9.1.3层流和湍流 164

9.1.4稳态和非稳态流动 166

9.2粘性力、速度边界层和摩擦系数 166

9.3热边界层和对流传热系数 168

9.4守恒方程 169

9.5边界层方程 170

参考文献 170

第10章 强制对流换热：外部流动 171

10.1归一化的边界层方程 171

10.2雷诺数、普朗特数、爱克特数和努塞特数 172

10.3局部摩擦系数和对流传热系数的函数形式 174

10.4流体外掠平板流动 176

10.4.1流过等温平板的层流 177

10.4.2流过等温平板的湍流 182

10.4.3流过等热流密度平板的流动 184

10.5圆柱绕流 185

10.6圆柱针翅式散热器 190

10.7解决外部强制对流问题的步骤 192

习题 193

参考文献 197

第11章 强制对流换热：内部流动 198

11.1平均速度与平均温度 198

11.2管内层流与湍流 200

11.3入口段长度和充分发展段流动 200

11.4内部流动的泵送功率和对流换热 201

11.5速度分布与摩擦因子关联式 205

11.6温度分布和对流换热关联式 208

11.7风机和泵 211

11.7.1风机的种类 211

11.7.2风机曲线和系统阻力曲线 213

11.7.3风机选型 215

11.7.4泵的种类 218

11.8板翅式散热器 220

习题 221

参考文献 223

第12章 自然对流换热 225

12.1浮力和自然对流 225

12.2自然对流的速度和温度边界层 227

12.3无量纲化自然对流边界层方程 228

12.3.1格拉晓夫（GRASHOF）数和瑞利（RAYLEIGH）数 229

12.3.2对流换热系数的函数形式 230

12.4外掠竖直平板自然对流的层流和湍流流动 231

12.5外掠倾斜和水平平板的自然对流 234

12.6外掠竖直和水平圆柱体的自然对流 237

12.7机箱内的自然对流 238

12.8竖直阵列平板间的自然对流 243

12.9混合对流 245

习题 246

参考文献 249

第13章 辐射传热 250

13.1辐射强度和辐射力 251

13.2黑体辐射 253

13.3表面辐射特性 255

13.3.1表面辐射率 255

13.3.2表面吸收率 257

13.3.3表面反射率 258

13.3.4表面透射率 258

13.3.5基尔霍夫定律 259

13.4太阳和大气辐射 260

13.5辐射通量密度 263

13.6角系数 264

13.7黑体之间的辐射传热 266

13.8非黑体之间的辐射传热 267

13.9板翅式散热器的辐射传热 268

习题 273

参考文献 274

第14章 计算机模拟和热设计 275

14.1传热和流动方程总结 275

14.2计算机模拟基础 277

14.2.1一维稳态导热 277

14.2.2二维稳态导热 279

14.2.3瞬态导热 281

14.2.4流动及能量方程 284

14.3湍流流动 291

14.4有限差分方程的求解 297

14.5商业热模拟工具 298

14.5.1建立热模型 298

14.5.2生成网格 306

14.5.3求解流动和温度方程 307

14.5.4查看结果 309

14.5.5结果显示 310

14.6建模与仿真在热设计中的重要性 311

参考文献 312

第15章 实验技术及热设计 313

15.1流量测量技术 313

15.2系统阻力测量 318

15.3泵和风机性能曲线测试 319

15.4速度测量方法 321

15.5温度测量技术 324

15.6噪声测量 328

15.7热设计中实验测量的重要性 329

参考文献 330

第16章 先进冷却技术 331

16.1热管 331

16.1.1毛细极限 332

16.1.2沸腾极限 334

16.1.3声速极限 335

16.1.4携带极限 335

16.1.5热管的其他性能极限 335

16.1.6电子冷却中的热管应用 337

16.1.7热管的选择和模型 339

16.1.8热虹吸管、回路热管和均热板 343

16.2液体冷却 346

16.3热电冷却器 351

16.4电流体流动 354

16.5合成射流 355

参考文献 358

附录 材料性质 359

参考文献 373