Yarimo'tkazgichli lazerlar: kengaytirilgan faoliyatni samarali sovutish echimlari

Tarkibiyligi, engil dizayn, kam energiya, kamchiliklar va ommaviy ishlab chiqarish qobiliyati bilan tanilgan yarimo'tkazgichli lazerlar Sanoatni, shifoxona, hayotiy fanlar va harbiylar kabi turli sohalarda keng qo'llanilgan. Chiqarish kuchi o'sishda o'sishda davom etar ekan, elektr energiyasining katta qismi issiqlikka aylantiriladi. Ushbu qurilmalarning optik xususiyatlari, chiqish kuchi va ishonchliligi ularning harorati bilan chambarchasidir, issiqlik boshqaruvi tanqidiy omilni, ayniqsa yuqori quvvatli yarimo'tkazuvchilar uchun muhim omillardir.

1. Yarimo'tkazgichlar lazerining sovutish tamoyillari

Yarimo'tkazgichlar lazerlari uchun asosiy sovutish usullari, issiq konvektsiyalar, issiq konvektsiyalar, mikrochielel, termoelektrik sovutish, purkagichni sovutish va issiqxonalarni issiqlik echimlarini o'z ichiga oladi. Bir chip yarimo'tkazgich lazerlari uchun issiq konvektsiya issiqliklari ko'pincha ishlab chiqarish va yig'ishdagi soddaligi tufayli eng iqtisodiy va keng tarqalgan. Yuqori issiqlik o'tkazuvchanlik materiallari odatda tabiiy konvektsiya uchun sirt maydonini ko'paytirish uchun ishlatiladi, shu bilan issiqlik tarqalishini kuchaytiradi va chipning haroratini pasaytiradi. Issiqlikni uzatish yo'lini qisqartirish va termal tarqalishni tezlashtirish uchun tezkor ravishda obunalar qabul qilinadi.

Yarimo'tkazgichlardagi issiqliklarning aksariyati chipning faol hududida ishlab chiqariladi, ular, masalan, konvektiv sovutish orqali tarqatib yuborilgan an'anaviy issiqlik va interfeys orqali olib boriladi. Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi uchun ishlatiladigan issiqlik laqqlaridan foydalanish yarimo'tkazgichlar lazerlarining ishi va ishonchliligini ta'minlashning samarali usulidir. Issiqlik lavabo materiallarini tanlashda ikkita asosiy omil ko'rib chiqilishi kerak:

1. Material issiqlikni samarali ravishda tarqatish uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lishi kerak.
2. Materialning termal kengaytirish koeffitsienti stressga olib keladigan zararni oldini olish uchun lazerli chipning ushbu chipining ushbu chipning ushbu chipining mos kelishi kerak.

2. Yarimo'tkazgichlar uchun ishlatiladigan issiqlik materiallari

Ideal issiqlik lavaqchasi materiallari yuqori issiqlik o'tkazuvchanligini termal kengaytirish koeffitsienti bilan birlashtirishi kerak, bu lazerli chipga mos keladigan issiqlik koeffitsienti bilan. Mis ko'pincha uning mukammal termalyorlik va elektr xususiyatlari tufayli qo'llaniladi. Biroq, misning issiqlik kengayishi koeffitsientining termal stressini yaratishi va lazerning ishlashiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan lazerli chipdan sezilarli darajada farq qiladi. O'tmishdagi issiqlik issiqligi yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va chipga yaqinroq kengaytirish mosligi ushbu muammoni yumshatishga yordam beradi. Ushbu o'tish davridagi issiqlik baksvaklari uchun oddiy materiallar alyuminiy nitrid, sotsium oksidi sopami, volfram-mis qotishmalar, kremniy karbiqi va olmos yupqa plyonkalari kiradi.

i. Volfram-mis qotishma -mis qotishmalari misning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bilan volframning past kengayishini birlashtiradi, ularni yarimo'tkazgichli lazerlar uchun ideal qiladi. Ushbu soxta qotishning terminal kengayishi va o'tkazuvchanligi uning tarkibini sozlash orqali moslashtirilishi mumkin va u kremniy, Galli ARSenide va keramika materiallari bilan yaxshi mos keladi. Erta lazerlar ko'pincha volfram-mis C-tog 'o'rnatilishini ishlatib, keyinchalik volfram-mis barlariga rivojlangan.

II. Alyuminiy Nitsin alyuminiy Nitrid Caramik 320w / (m · k) va tijorat mahsulotlari, odatda 180 Vt / (m · k) 260 Vt dan 260 Vt / (m )gacha bo'lgan. Uning termal kengayish koeffitsienti, shuningdek, lazer chiplari bilan juda yaqin, uni o'tish davri o'zgarishi uchun keng tarqalgan issiqlik materialini yaratadi.

III. Silikon karbidi (SIC) SIC - jismoniy va kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lgan odatdagi tabiiy superementtrate dorivor polietpi. Uning qattiqligi va ko'ylagi - bu faqat olmoslarga to'g'ri keladi va u kremniyning 490 V / (m ÜMA) bo'lgan nazariy issiqlik o'tkazuvchanligi bilan maqtanadi. Kam kengayish bilan, a'lo darajadagi issiqlik tarqalishi va yuqori issiqlik barqarorligi yuqori quvvatli qurilmalar uchun juda mos keladi. Bu korroziyaga qarshi turadi va normal bosim ostida eritmaydi, uning sirt oksidlanishi silika dioksid qatlamini yaratadi, bu esa yanada oksidlanishning oldini oladi.

IV. Olmos , olmos chip va mis o'rtasidagi bog'lovchi material sifatida ishlatilishi mumkin. Tabiiy olmos 2000-yil / (m lab k), besh marta misning past termal termal o'tkazuvchanligiga ega, ammo termal termal o'sishi koeffitsientiga ega. Shunday qilib, olmos yuqori quvvatli yarimo'tkazgich uchun ideal issiqlik lavaqchasi materialidir. Narxi tufayli tabiiy olmos yarimo'tkazgichli qadoqlash uchun amalga oshirilmaydi, ammo olmos ikki shaklda, mis va alyuminiy kabi metallarga ega metallar va metallar bilan kompozitlar. Biroq, olmosni qayta ishlashning murakkabligi, yarimo'tkazgichli lazer issiqlik lazzalarida keng ko'lamli qo'llashning murakkabligini cheklaydi.

v. Grafen grafikasi - bu eng yaxshi elektr, optik va issiqlik xususiyatlari bilan yangi ikki o'lchovli ugomatli ugomatsiz. Uning lashmas issiqlik o'tkazuvchanligi 5300 o'rin / (makka), kremniy karberi va alyuminiy nitrid kabi boshqa issiqlik lavabo materiallaridan yuqori bo'lishi mumkin. Grapen-ni yarimo'tkazgichli lazzalar kabi issiqlik lavabori sifatida issiqlik displeyini yaxshilash va qurilmalarning ishlashini yaxshilash uchun katta salohiyatni namoyish etadi.