隨著功率器件如絕緣柵雙極電晶體igbt及電力電子裝置的日趨流行向小型化、大功率和高精度方面發展，除了需要採用先進的元器件和設計新型先進的電子線路外，還需要縮小散熱器的體積。因此，通常使用的鋁型材散熱器或叉指型散熱器就很難滿足功率器件散熱的要求。
熱管是一種新型高效的傳熱元件，因為它利用了沸騰吸熱和凝結放熱兩種最強烈的傳熱機理，因而表現出優異的傳熱特性，即傳熱效率高和沿軸向的等溫特性好，其熱耗散效率比同質量的銅散熱器大2~3個數量級。
以熱管為散熱器件的熱管散熱器在功率電子裝置中的應用是近年才發展起來的一種先進的高效散熱器件。由於熱管散熱器具有體積小、重量輕、散熱效率高等優點，既能提高大功率管的設計使用功率，大大地延長功率管的壽命，簡化功率管的散熱設計，又能減少功率電子裝置的噪音，提高裝置的可靠性，降低成本。因此，熱管散熱器越來越受人們的重視。
1．熱管的工作原理
熱管是密閉封焊的蒸發冷卻器件。熱管結構包括乙個具有毛細管作用的吸液芯和小量能汽化的液體。熱量施加於熱管的一端，引起液體蒸發，蒸汽流動到熱管的另一端，在那裡冷凝，釋放出潛熱。
然後，冷凝了的液體通過吸液芯，由毛細管作用流回蒸發端，完成迴圈如下圖所示。
2．熱管散熱器的主要效能和引數
rgs-z系列自冷式熱管散熱器(水平式)和rgs-f系列風冷式熱管散熱器(重力式) 的效能引數有：散熱功率、熱阻rtf、等溫性、管壁溫公升△tfa、環境工作溫度、壽命、安裝方式等。現將其中主要引數介紹如下；
(1)散熱功率
當熱管散熱器加入熱源功率pc，管壁溫公升△tfa不超過50℃時，此熱源功率pc即為該熱管散熱器的散熱功率。
(2)熱阻rtf
當熱管散熱器加入熱源功率的時候，管壁溫度tf和環境溫度ta之差與所加的熱功率pc之比為熱管散熱器的熱阻rtf，如下式。熱管散熱器的熱阻特性與型材和叉指型散熱器的熱阻特性相似。在額定的散熱功率範圍內，熱阻rtf將隨熱源功率pc的增加而略有下降，但基本上為一條平坦直線：
(3)等溫性
在熱管散熱器的某—端(稱加熱端)加熱源功率pc，待熱平衡後，另一端(稱冷端)相對應的地方非常接近於熱端的溫度，此時，熱管散熱器的溫度梯度相當小，也就是說熱管散熱器進入了熱管工作狀態。
(4)管壁溫公升△tfa
在額定散熱功率內，熱管散熱器管壁溫公升△tfa將隨熱源功率增加而上外。上公升的規律可由下式表示。在允許的範圍內，只要熱源功率不變，管壁溫公升是一定的：
(5)壽命
自熱管散熱器最後夾斷封口到壽命結束的總時間稱為熱管散熱器的壽命。影響壽命的主要因素有兩個，即產生不凝結氣體和熱管腔體的洩漏。因為，熱管是一種真空器件，它在氣流量很小的情況下工作，微小的氣體洩漏會導致熱管散熱器的失效，為了避免產生不凝結氣體，必須選擇適出的工作流體(工作介質)，並且要求熱管殼體容器、工質液體、吸液材料相容性好。
這些已在熱管散熱器的設計製造中考慮了。另外，以上部件的清洗也相當重要，否則將產生有害的雜質，並出現堵塞毛細網孔的現象。在熱管散熱器製造中，只要注意消除以上這些影響壽命的因素，一般可以保證壽命在十萬小時以上。
(6)環境工作溫度
熱管散熱器的環境工作溫度，視熱管內充填的工質液體而定。
3熱管散熱器的選用
熱管散熱器與鋁型材散熱器和叉指型散熱器的選用方法大致相同。根據設計要求，首先確定功率半導體器件的有關引數：pcm、tjm、tc和rθj-c。它們之間的關係如下式所示：
功率電晶體往往降額使用，一般不用它的最大管耗功率。這時，管殼溫度tc由設計者自行確定。原則上是每超過允許殼溫一度，最大管耗功率則降低5％左右。
如果在滿功率下使用，殼溫不允許超過規定的溫度(75℃)，這就要採取有效的散熱措施，以保證殼溫在75℃以下。根據手冊中給出的上述熱引數，第一步先計算出所要選用的熱管散熱器的允許溫公升△tfa，即
然後根據求得的△tfa查出熱管散熱器手冊中給出的功率溫公升曲線，再結合電晶體使用功率和允許殼溫來選擇合適的熱管散熱器。
熱管散熱器的熱阻rtf為：
再根據求得的熱阻rtf，查熱管散熱器手冊中給出的熱阻功率曲線，結合電晶體使用功耗和允許殼溫、同樣可以選擇到合適的熱管散熱器。
例已知3dd11電晶體功耗為100w，最高環境溫度55℃，在自然冷卻狀態工作時，應該選用哪一種型號的熱管散熱器比較適合?
解：(1)先查出3dd11電晶體的有關熱引數：tjm＝1 75℃；tc=75℃；pcm＝300w。則可得：
(2)取電晶體與散熱器的接觸熱阻
(3)可計算出所需要的熱管散熱器管壁允許溫公升為；
(4)根據△tfa查熱管散熱器特性曲線。由功率溫公升曲線知道，rgs-150-z型熱管散熱器的管壁溫公升△tfa＝33℃＜50℃，此時電晶體的殼溫近似為33+55＝88℃，管能承受的功耗為；
根據以上計算，如果選用rgs-150-z型熱管散熱器，在環境溫度55℃時，3dd11管可以承受臨界管耗功率。
rgs-200-z型熱管散熱器的管壁溫公升△tfa＝25℃＜50℃，管殼溫度為25+55＝80℃，電晶體能承受的功耗為：
以上計算說明，選用rgs-200-z型熱管散熱器不僅符合要求，而且還有較大的餘量，是比較合適的。
4熱管散熱器的應用
熱管散熱器主要可用作各種功率半導體器件的散熱器，也可用作密封機箱、機櫃和腔體的散熱，特別多用於軍用電子裝置。
當散熱功率為50w時，分別採用鋁型材散熱器和熱管散熱時，效能比較如下(自冷式)：
由表上可見，在同樣的散熱功率下，熱管散熱器的質量大約為鋁型材散熱器的三分之二，體積大約為五分之三，散熱器的溫度還降低了7℃左右。
另外，由於鋁型材散熱器採用自然冷卻，因此，當散熱功率大於200w時，就不適用了，而採用熱管散熱器能達到設計要求。
一台50a／5v低壓大電流穩壓電源，調整管gtr的管壓降為5v，分別採用熱管散熱器和鋁型材散熱器時，其效能為：
由資料可見，同樣容量的一台直流穩壓電源，採用熱管散熱器將使整機質量減少了5kg，體積縮小了4500cm3，使電晶體的殼溫下降了5℃，並減少電晶體數量，降低了成本。此外，由於減少併聯電晶體的數量，使均流問題容易得到解決，因而電路的設計變得簡單了。
由於有了熱管散熱器，使過去功率電子裝置中大功率發熱器件採用的水冷裝置，現在可以直接用熱管散熱器來代替，取消了笨重複雜的水冷裝置。原來採用風冷散熱器的功率電子器件改用熱管散熱器後，可在自然冷卻狀態下工作，大大減小了功率電子裝置的噪音干擾，提高了裝置的可靠性，取消了風源裝置，使重量減輕。
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