[질문] 초고주파 사용시...
- 글쓴이
- 사색자
- 등록일
- 2002-09-01 08:29
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넓이가 0.5*0.5 mm^2 두께가 0.1 mm 정도로 작은 어떤 소자가 있다고 가정합니다.
이 소자가 테라 헤르쯔정도의 초고주파를 낸다고 가정합니다.
뭐 loss factor가 나오고 그러던데... 이런 용어들은 잘은 모르겠지만 웬지 주어진 에너지중에서 발산되어버리는 에너지의 비를 나타낸게 아닌가 하는 생각은 드네요.
그렇다면 아무리 작은 소자라도 꽤 많은 열이 날거 같다는 생각이 듭니다.
그래서 제가 "열문제는 어떻게 해결하느냐?"라고 물었는데, 일단 그건 별 고려해보지 않았다고 하더군요. 정확히 이 친구가 뭘하는지는 잘 모르겠지만 아마 수학 모델링쪽인거 같고 거기서 열전달은 고려하지 않고있다는 느낌을 받았습니다.
그 친구의 설명은, 기가 헤르쯔로 작동하는 마이크로 프로세서는 소자가 수백만개이상 집적되어 있기때문에 많은 열이 나지만 이 경우에는 자기의 소자를 마이크로 프로세서에 사용되는 소자의 크기만큼 줄이면 소자 하나에서 나오는 열은 문제되지 않을거라고 하더군요. 일견 그럴듯 하게 들립니다.
그런데 그정도 작은 소자 하나에서는 heat sink를 고려하지 않을정도로 열발생이 적습니까?
또, 그 소자를 위에서 말한 크기로 키운다면 어떻게 될까요?
이 문제를 생각하니 갑자기 마이크로 웨이브가 궁금하더군요. 전자렌지의 작동원리는 지나가다 들은 수준 (물분자를 마이크로파로 진동시켜서 열발생) 이라서 잘은 모르겠지만 이 마이크로파를 생성시키는 진동자에서는 어느정도의 열이 발생할까요?
다른 사람들 의견
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임호랑
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제가 아는대로 말씀드리면, 작고 높은 주파수에서 동작하는 소자일 수록 히트싱크문제는 심각한 것이 일반적인 경향입니다. 열문제를 고려도 안했다면 그 친구는 이런 일반적인 원칙을 무시한 것으로 보입니다. 마이크로 웨이브 오븐이든 마이크로 프로세서든 기가 헤르쯔 이상에서 동작한다면 전자기 방사 및 자체 발열이 반드시 존재하기 때문에 에너지 효율이 문제가 됩니다. 초고주파 발생소자(진공관, 반도체)들의 효율은 대체적으로 30-80%정도로서 나머지는 열로 바뀐다고 보면 됩니다. 소자크기가 작아질 수록 스윗칭 커패시턴스가 작아 스윗칭손실은 줄지만 고속 동작이 가능한 관계로 손실이 마냥 줄진 않습니다. 테라 헤르즈 스윗치라면 양자스윗치일 것 같은데, 이 경우의 발열 로직은 좀 다르긴 하지만 발열문제를 비껴갈순 없죠.
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사색자
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저도 그점이 좀 의아한데요, 보스랑 초기 연구컨셉 설정시 실수로 누락된 것인지 아니면 단순화된 모델 개발을 목표로했기에 온도에 따른 발열과 그에 따른 재료물성치 변화를 무시해버린건지는 잘 모르겠습니다. 그런데, 그 친구의 보스가 컨셉개발시 발열효과를 의도적으로 배제했다는 가정하에서 생각해보면, 소자의 크기가 작으면 작을수록 단위체적 당 표면적의 비는 점점 작아집니다. 즉 표면적의 비율이 훨씬 높아지게 됩니다. 이런문제때문에 개별적인 소자의 입장에서는 표면적 자체가 heat energy가 외부로 발산될 fin역할을 훌륭히 해줄수도 있다고 보는데요. 이런 문제때문에 열발생과 그에 따른 전기적 물성치 변화는 무시해버린 것은 아닐까요? 상용으로 개발된 소자중 가장 높은 동작주파수를 가지는 소자의 발열온도는 어디까지
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사색자
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상승하는지 혹시 아시는 분 계시면 의견 감사하겠습니다. [집적소자가 아닌 단일소자로서]
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김병섭
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-_-; 정확히 무슨 말씀을 하시는지 잘 모르겠지만. 열문제가 엄청 심각할겁니다. 글고 열문제는 소자의 크기보다는 얼마만한 에너지를 쓰는냐에 따라 결정되는데요...-_-;; 크기랑 별 상관 없습니다. 회로를 어케 만들고 어케 사용하느냐에 따라 다르지...ㅡ..ㅡ;;
