| 研究課題/領域番号 |
22560691
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
中津川 博 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (40303086)
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| 研究分担者 |
岡本 庸一 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 准教授 (10546063)
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| 研究期間 (年度) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| キーワード | 電子デバイス・機器 / 廃熱利用 / 熱電変換 / ペルチェ冷却 / 自己冷却 / 熱伝導率 / ゼーベック係数 / 電気伝導率 |
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| 研究概要 |
金属、金属間化合物、酸化物、半導体などには熱電発電や熱電冷却を実現する材料が存在する。本研究はSiウェハを用いて、従来から利用されて来た熱伝導に加え、ペルチェ吸熱を利用した新たな冷却手段を提案し、パワーデバイスの発熱を低減化するための自己冷却デバイスを開発することを目的としている。ここで、パワーデバイス自身に流れる電流を利用した新しいペルチェ冷却手段を付与したパワーデバイスを本研究では自己冷却デバイスと定義する。電流を流さなければペルチェ熱が発生しないが、接触抵抗があるとジュール熱が発生してしまうので、鍍金処理による電極をSiウェハ両面に設置した。自己冷却デバイスの冷却性能評価は、自己冷却デバイスを市販のパワーデバイス(MOSFET：IRF1324PbF)と水冷ヒートシンクとの間に挟み、ゲート電圧10V下で40～45Aのドレイン電流を流し、パワーデバイス表面温度を赤外線サーモグラフィ装置で測定することにより、熱電素子を挟まないパワーデバイスのみの場合と比較検討することによって自己冷却デバイスの冷却性能を評価した。これまでに実施した自己冷却デバイスの作製とその鍍金処理技術の確立により、熱伝導とペルチェ吸熱を冷却に積極的に利用してパワーデバイスを冷却する自己冷却デバイスを作製するためには、熱電素子(半導体)と銅板(金属)との電気的接触の改善が最も重要であり、電気伝導率と熱伝導率が大きく、且つ、ゼーベック係数の絶対値が大きいn型及びp型 Si 熱電素子を用いれば、熱伝導及びペルチェ吸熱を用いたパワーデバイスの冷却の可能性が高いことを明らかにすることができた。特に、ドレイン電流45Aの時に、MOSFET上部で約2℃、下部で約1℃の自己冷却効果を確認し、自己冷却デバイスの実用化の為の基礎データを蓄積することができた。今後は、自己冷却デバイスの性能信頼性の更なる向上を図りたい。
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| 現在までの達成度 (区分) |
理由
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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