Penelitian Metode Pembuangan Panas Laser Semikonduktor Daya Tinggi

Laser semikonduktor pertama kali dipelajari dari luar negeri. Teknologi paling awal berasal dari Amerika Serikat dan Jepang, dan terutama digunakan di militer. Dengan perkembangan teknologi yang berulang, itu mulai diterapkan ke pasar sipil dan diterapkan di industri seperti optoelektronik dan komunikasi. Dengan berkembangnya industri pertahanan nasional dan industri manufaktur optoelektronik' negara saya, industri telah mulai meningkatkan permintaan laser daya tinggi, dan orang-orang juga mulai melakukan penelitian tentang perangkat laser semikonduktor daya tinggi . Selama penelitian, ditemukan bahwa kualitas cahaya laser semikonduktor tradisional tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan manusia. Untuk meningkatkan daya keluaran laser semikonduktor, orang-orang mulai terus meningkatkan dan menganalisis. Selama penelitian, ditemukan bahwa setengah dari energi listrik laser semikonduktor diubah menjadi energi panas saat digunakan. Jika laser semikonduktor itu sendiri tidak menghilangkan panas dengan baik, itu akan secara langsung mempengaruhi masa pakai dan penggunaan laser semikonduktor. Oleh karena itu, masalah disipasi panas sangat mendesak untuk dipecahkan oleh para peneliti sekarang. Salah satu masalah.

Klasifikasi metode disipasi panas laser

Saat ini, metode pembuangan panas utama laser dibagi menjadi metode pembuangan panas tradisional dan metode pembuangan panas baru. Metode pembuangan panas tradisional meliputi: pendinginan udara, pendinginan semikonduktor, pembuangan panas konveksi alami, dll., dan metode pembuangan panas baru meliputi: pembuangan panas chip flip dan pembuangan panas saluran mikro.

Mekanisme pembuangan panas kemasan laser semikonduktor terutama terdiri dari chip laser, lapisan las, heat sink, lapisan logam dan sebagainya. Lapisan pengelasan dalam struktur disipasi panas dari laser semikonduktor terutama digunakan untuk menghubungkan chip dan heat sink dengan pengelasan. Untuk mencapai tujuan mengurangi resistensi termal ketika laser semikonduktor daya tinggi digunakan, beberapa bahan dengan konduktivitas termal yang relatif tinggi, seperti solder timah emas, sering digunakan selama penyolderan. Selama seluruh proses pengemasan, akan ada banyak level, level ini terutama meliputi: chip, lapisan solder, heat sink, lapisan logam, menggunakan efek perpindahan panas dari heat sink dan lapisan logam untuk melakukan energi panas dari chip laser, dan akhirnya membuat laser semikonduktor Membentuk pembuangan panas yang baik untuk memperpanjang masa pakai laser.

Kinerja disipasi panas laser semikonduktor daya tinggi terutama dievaluasi oleh ketahanan termal dan fluks panas. Dalam evaluasi, perhatian harus diberikan pada fluks panas pada suhu terbatas. Jika perbedaan suhu antara keduanya ditemukan relatif besar selama analisis disipasi panas, kondensasi akan muncul pada permukaan chip laser. Setelah masalah ini terjadi, selain mempengaruhi daya keluaran optik, itu juga akan mempengaruhi penguncian panjang gelombang, dan bahkan karena persimpangan. Masalah paparan merusak kinerja fotolistrik sirkuit dan pada akhirnya mempengaruhi keandalan. Saat ini, metode umum untuk mengurangi resistensi termal adalah dengan menggunakan bahan konduktivitas termal. Munculnya bahan konduktivitas termal memberikan lebih banyak ruang optimasi untuk laser untuk menurunkan suhu.

Pendinginan heat sink konveksi alami dan metode pembuangan panas Pendinginan heat sink konveksi alami dan pembuangan panas adalah dengan menggunakan beberapa bahan dengan konduktivitas termal yang tinggi untuk menghilangkan panas yang dihasilkan, dan kemudian membuang panas melalui konveksi alami. Selama penelitian, ilmiah dan teknis personel juga menemukan bahwa sirip juga dapat membantu menghilangkan panas, dan dapat memaksimalkan laju perpindahan panas dalam sistem pembuangan panas saat membuang panas. Ketika suhunya sama, fin pitch akan berkurang seiring dengan bertambahnya tinggi fin. Saat menggunakan substrat untuk menempatkan heat sink secara vertikal, ketinggian perlu ditingkatkan dengan tepat, dan efek pembuangan panas ditingkatkan dengan meningkatkan ketinggian. Metode pembuangan panas seperti itu akan mengurangi banyak biaya saat digunakan. Dalam pekerjaan yang sebenarnya, tembaga atau aluminium nitrida sering digunakan sebagai heat sink, tetapi metode heat sink tidak dapat sepenuhnya memenuhi kebutuhan disipasi panas laser semikonduktor daya tinggi.

Metode pendinginan air saluran besar

Jika Anda ingin menurunkan suhu unit pendingin, Anda perlu membuat saluran di unit pendingin. Jika Anda ingin mencapai efek pendinginan, Anda perlu menambahkan sumber air tertentu ke saluran ini, agar tidak menunda kerja laser. Menanggapi hal ini, peneliti menemukan selama penelitian mereka bahwa efek disipasi panas dari struktur spoiler lebih baik daripada struktur rongga tradisional, tetapi peningkatan tekanan di saluran juga akan terjadi. Penelitian telah menemukan bahwa meskipun saluran besar digunakan secara luas, karena peningkatan daya keluaran laser yang terus-menerus, saluran pendingin air yang besar tidak dapat lagi memenuhi persyaratan pembuangan panas dari laser semikonduktor daya tinggi.

Metode pendinginan semprot

Pendinginan semprot adalah menyemprotkan cairan pendingin ke permukaan perpindahan panas dengan cara atomisasi dengan bantuan tekanan untuk mencapai tujuan pendinginan. Karakteristik utama dari pendinginan semprot adalah koefisien perpindahan panas yang besar dan aliran cairan pendingin yang rendah. Para peneliti telah menemukan bahwa ketika menggunakan air sebagai media dan menggunakan nozel kerucut padat untuk eksperimen, permukaan berstruktur mikro dapat meningkatkan efek pertukaran panas. Selama penelitian, ditemukan bahwa kinerja pendinginan spray cooling berhubungan dengan laju aliran semprot. Selain itu, para peneliti juga menemukan pendingin perubahan fase semprotan. Selama percobaan, tinggi nosel pada alat pendingin semprot dan efek pembuangan panas juga sangat erat hubungannya.

Penutup

Secara keseluruhan, dua faktor paling penting untuk meningkatkan efek pembuangan panas adalah dengan mengurangi hambatan termal dari sistem pembuangan panas dan meningkatkan fluks panas. Saat mengurangi ketahanan termal, bahan dengan konduktivitas termal tinggi dapat digunakan untuk menguranginya; ketika meningkatkan fluks panas, dapat dibantu dengan meningkatkan koefisien perpindahan panas dari terminal pembuangan panas. Karena indikator kinerja laser berdaya tinggi menjadi semakin tinggi, banyak metode tidak lagi dapat memenuhi persyaratan aplikasi. Lebih banyak peneliti perlu melakukan upaya terus-menerus untuk mempelajari, sehingga menemukan metode pembuangan panas yang lebih cocok untuk laser semikonduktor daya tinggi.