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高功率無線路由器之熱分析與改良

為了解決電子構裝散熱理論與量測實驗之設計pdf的問題，作者蔡德霖 這樣論述：

隨著時代的進步加上科技日新月異，物聯網應用與行動通訊裝置的普及化，對於訊號、網路數據傳輸速率的重要性也相對提高。高功率無線路由器擁有訊號涵蓋範圍廣、傳輸速率快的優點，但由於內部空間狹窄加上缺乏主動式（風扇）的散熱方法，路由器長期處於高負載運作下而衍生出高溫、容易熱當機等問題。本研究以市售之高功率無線路由器為實驗模型，進行熱機實驗並使用電子散熱模擬軟體Icepak分析熱流場，將兩者得出之溫度結果相互比對，當相對誤差在可容許範圍（10%），即驗證數值模擬的可信度，最後以數值模擬所建構之物理模型進行散熱改良規劃。改良方式分為3種：發熱元件與散熱模組之傳導、熱空氣之流動路徑、散熱模組與機殼間的輻射熱

交換，藉此找到適合系統的散熱設計。　　吾人觀察改良後之溫度場及速度場分布圖，於散熱鰭片中央的上方機殼開孔能最有效帶走散熱鰭片所散逸出的廢熱，確實解決系統內部之積熱問題。將上方機殼開孔搭配其他改良（即為綜合改良）之結果與原始模型比較，兩片電磁遮蔽罩監控點最高溫度分別由79.2℃與79.5℃下降到66.1℃與66.2℃，下降幅度為13.1℃及13.3℃；路由器平均溫度由71.9℃下降到60.8℃，平均溫降為11.1℃，降溫比例為15.4%，顯示綜合改良具有一定程度效果，能夠幫助發熱元件維持在較低的操作溫度。

功率場效電晶體與功率模組熱阻量測及電流崩潰分析

為了解決電子構裝散熱理論與量測實驗之設計pdf的問題，作者林敬恒 這樣論述：

高功率電晶體與模組為電力電子的核心元件，可用於大電流功率切換，但高功率操作會導致熱耗散，影響元件的效能，其中結殼熱阻為功率元件關鍵規格，關係於熱耗散的效能。此外元件的電性可靠度也相當重要，影響其操作的穩定以及效率，從量測電流崩潰效應(Current Collapse Effect)影響程度的大小，可以清楚了解各種材料元件耐壓的能力。首先為量測功率場效電晶體與功率模組的熱阻，量測方法為加熱待測元件以一定功率與電流輸入，藉由量測p-n接面之間的正向壓降,也就是溫度敏感參數，變化溫度對應壓降的關係，計算出p-n接面溫度，再結合暫態熱阻量測法與結構函數法，評估功率電晶體和模組之熱阻，參考JESD 5

1-14 Transient Dual Interface Method(TDIM)方法求出元件結殼熱阻，其值越小代表元件散熱能力越佳。並以加熱曲線取代傳統冷卻曲線的量測方法可以大幅降低量測所需時間。使用結構函數法可以看到功率元件和模組每層結構的熱阻變化，並比較其熱阻和熱容的差異性，利用此法分析出可靠性較差的結構層，作為元件封裝的依據。為了瞭解功率元件與模組的穩定性差異，本研究量測元件電流崩潰效應，其為可靠度測試，量測方法為加負偏壓條件於元件閘極端，固定汲極電壓，元件初始為關閉狀態(Off-State)，由於閘極負偏壓而形成一個高電場，造成閘極處微量漏電流產生，漏電流中的電子容易被表面陷阱(s

urface trap)所補捉，因而在表面形成負電位，空乏區下方通道的電子，當元件啟動(On-State)時被捕獲的電子無法立刻被釋放，元件通道表面將形成電子束縛，當元件由關閉狀態轉換至開啟狀態(On-State)，元件通道表面電子束縛將導致導通電阻變大而使得汲極電流下降以及臨界電壓飄移，造成操作功率降低，此電流崩潰現象有礙於數位或類比的操作。此實驗可了解各元件受電流崩潰效應影響程度的多寡，可作為元件製程設計的參考。