随着社会的发展进步，现代电子科学技术得到了快速发展，突出表现在电子元件之间的 排布越来越密集，电子设备的体积也越来越小型化，更重要的是，例如电子计算机中央处理 器这样的电子元件的工作频率越来越高。由于电路的集成化程度不断提高，电子电路的工作 频率不断提高，使得单位体积积累下的热量也越来越多。电子设备的功率在不断地提高，电 子元件的热负荷也在不断地增大，电子元件所处的热环境也就变得越来越严峻。众所周知， 过高的温度会对电子元件的性能产生不利的影响，过高的温度会影响导体的节点，损害电路 的连接，增加导体的阻值，形成机械应力损伤[1]。实验研究表明，每个半导体元件的温度每升 高 10 摄氏度，系统的可靠性将会降低百分之五十。此外，据统计，超过百分之五十五的电子 设备都是由于过高的温度而导致了失效[2]，电子元件的冷却技术问题已然成为了限制电子元 件发展的一个不可回避的问题。 

因此，为了保证电子元件能够正常有效的工作运行，必须要把电子元件工作运行时产生 的大量的热量及时散去，保证电子元件的温度维持在一个相对稳定且较低的标准。降低电子 元件的工作温度，不仅可以更好地发挥电子元件的性能，而且能够延长电子元件的使用寿命， 从而带来更高的经济效益，因而对于电子元件的冷却的研究成为了各国学者研究的一个重要 的内容。 

1。2 电子元件的冷却手段

在研究电子元件的散热问题之前，必须要首先了解电子元件产生热量的原理。一般把电 子元件的能耗分为动态能耗和静态能耗[3]。正常情况下，静态能耗与动态能耗相比可以忽略不 计，动态能耗约等于总功耗。以晶体管功耗计算为例，单个晶体管的动态能耗计算公式如下： 

其中，C 表示晶体管电容负载，单位为 F；V 表示晶体管工作电压，单位为 V；f 表示晶体管工 作频率，单位是 Hz。从式子 1-1 可以看出，晶体管的动态能耗与其电容负载、工作电压的平 方以及工作频率成正相关，电子元件排布越来越密集，也就是说同样面积里电子元件个数越 来越多，加上电子元件的工作频率越来越大，因此，电路的总功耗会不断增加。 

为适应时代的发展与进步，电子元件冷却技术也得到了飞速发展，目前，电子元件的冷 却已经发展成为了一个专门的行业。现阶段比较成熟的冷却方法主要有以下几种[4,5,6]：1）自 然冷却技术，2）强迫空气冷却技术，3）吸收式制冷技术，4）微通道冷却技术，5）射流冷却 技术，6）半导体冷却技术，7）蒸汽压缩式制冷技术，8）其他冷却技术。从冷却方式上分， 电子元件的冷却可以分为主动式冷却和被动式冷却两种。前者包含有用来降低温度的制冷系 统，而后者没有制冷装置，只有电子元件温度高于环境温度才有效果。毫无疑问，主动式冷 却比被动式冷却更能有效降低电子元件的温度。可是，主动式冷却比被动式冷却需要消耗更 多能源，而且稳定性不如被动式冷却。所以，对于不同的工况应采取适合的散热方法，才能 经济高效地达到冷却电子元件的效果。表 1-1 把几种常见散热方法的优缺点进行了对比[7] 文献综述

表 1-1 几种常见散热方法的优缺点

散热方法 优点 缺点 

风冷散热 价格低廉，结构简单，安全可靠 噪声大，无法将电子元件温度降至室温 以下，使用寿命不长  FLUENT电子元件冷却过程数值模拟(2):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_93493.html