Lazè Semiconductor: solisyon refwadisman efikas pou pèfòmans ranfòse

Lazè semi -conducteurs, li te ye pou gwosè kontra enfòmèl ant yo, konsepsyon ki lejè, konsomasyon enèji ki ba, fasilite nan batman, ak kapasite pwodiksyon an mas, yo te jwenn itilize toupatou nan divès domèn tankou pwosesis endistriyèl, telekominikasyon, swen sante, syans lavi, ak militè a. Kòm pouvwa a pwodiksyon nan lazer semi -conducteurs kontinye ap ogmante, se yon pòsyon enpòtan nan pouvwa elektrik konvèti nan chalè. Karakteristik yo optik, pouvwa pwodiksyon, ak disponiblite nan aparèy sa yo yo byen mare nan tanperati opere yo, fè jesyon tèmik yon faktè kritik, espesyalman pou lazè segondè-pouvwa semi-conducteurs.

1. Prensip refwadisman nan lazè semi -conducteurs

Metòd yo refwadisman prensipal pou lazer semi -conducteurs gen ladan lavabo natirèl chalè konveksyon, microchannels, refwadisman tèrmo, refwadisman espre, ak solisyon tiyo chalè. Pou lazer semi-conducteurs sèl-chip, lavabo natirèl chalè konveksyon yo souvan pi ékonomi ak souvan itilize akòz senplisite yo nan manifakti ak asanble. Segondè materyèl konduktivite tèmik yo tipikman itilize ogmante zòn nan sifas pou konveksyon natirèl, kidonk amelyore dissipation chalè ak bese tanperati chip la. Pou diminye chemen an transfè chalè ak akselere dissipation tèmik, baskile-chip lyezon se kounye a souvan adopte, ki kote chip la lazè tache ak koule nan chalè lè l sèvi avèk materyèl tankou endyòm oswa lò-fèblan soude.

Pifò nan chalè a nan lazer semi -conducteurs se pwodwi nan rejyon an aktif nan chip a, ki Lè sa a, transfere nan kouch tankou soude a, izolasyon, ak koòdone, evantyèlman rive nan koule nan chalè konvansyonèl kote li te disparèt nan refwadisman konvektif. Sèvi ak lavabo chalè te fè soti nan materyèl segondè konduktivite tèmik se yon fason efikas diminye tanperati a ap travay nan lazer semi -conducteurs, asire pèfòmans ak disponiblite. Lè w ap chwazi materyèl koule chalè, de faktè kle yo ta dwe konsidere:

1. Materyèl la ta dwe gen gwo konduktiviti tèmik nan efektivman gaye chalè.
2. Koyefisyan ekspansyon tèmik nan materyèl la ta dwe matche ak sa yo ki an chip la lazè pou fè pou evite estrès-pwovoke domaj.

2. Materyèl koule chalè pou lazè semi -conducteurs

Yon materyèl ideyal koule chalè ta dwe konbine segondè konduktiviti tèmik ak yon koyefisyan ekspansyon tèmik ki byen matche ak sa yo ki an chip la lazè. Copper se souvan itilize akòz ekselan konduktiviti tèmik li yo ak pwopriyete elektrik. Sepandan, koyefisyan tèmik ekspansyon Copper a diferan anpil de sa yo ki an chip la lazè, ki ka kreye estrès tèmik ak afekte pèfòmans lazè. Yon koule chalè tranzisyon te fè nan materyèl ki gen gwo konduktiviti tèmik ak yon matche ak ekspansyon pi pre chip a ka ede bese pwoblèm sa a. Materyèl komen pou sa yo lavabo chalè tranzisyon gen ladan aliminyòm nitrid seramik, beryllium oksid seramik, silisyòm carbure seramik, tengstèn-kwiv alyaj, silisyòm carbure gato, ak dyaman fim mens.

mwen. Tengstèn-kwiv alyaj alyaj tengstèn-kwiv konbine ekspansyon an ki ba nan tengstèn ak konduktiviti nan segondè tèmik nan kòb kwiv mete, fè yo ideyal pou lazer semi-conducteurs. Ekspansyon tèmik la ak konduktiviti nan sa a pseudo-alyaj ka pwepare pa ajiste konpozisyon li yo, epi li matche ak byen ak Silisyòm, arsenide galyòm, ak materyèl seramik. Bonè lazer souvan itilize yon estrikti C-mòn tengstèn-kwiv, ki pita evolye nan ba tengstèn-kwiv.

II. Aliminyòm nitrid aliminyòm nitrid seramik ofri ekselan pèfòmans an jeneral, ak yon konduktiviti teyorik tèmik ki rive jiska 320W/(M · K), ak pwodwi komèsyal tipikman varye ant 180W/(M · K) a 260W/(M · K). Koyefisyan ekspansyon tèmik li yo tou se tou pre sa yo ki an bato lazè, fè li yon komen materyèl tranzisyon koule chalè.

iii. Silisyòm carbure (sik) sik se yon tipik natirèl superlattice omojèn polytype ak eksepsyonèl pwopriyete fizik ak chimik. Dite li yo ak rezistans mete yo se dezyèm sèlman nan Diamonds, epi li gen anpil yon konduktiviti teyorik tèmik ki rive jiska 490W/(M · K) -Twa fwa sa yo ki an Silisyòm. Avèk ekspansyon ki ba, ekselan dissipation chalè, ak segondè estabilite tèmik, SiC se trè apwopriye pou aparèy segondè-pouvwa. Li reziste korozyon epi yo pa fonn anba presyon nòmal, pandan y ap oksidasyon sifas li kreye yon kouch diyoksid Silisyòm ki anpeche plis oksidasyon.

iv. Diamond pou optimal dissipation tèmik, dyaman ka itilize kòm yon materyèl konekte ant chip a ak kwiv. Natirèl Diamond gen yon konduktiviti eksepsyonèl tèmik nan 2000W/(M · K), senk fwa sa yo ki an kwiv, ak yon koyefisyan ekspansyon ki ba tèmik. Kidonk, dyaman se yon materyèl ideyal koule chalè pou lazer segondè-pouvwa semi-conducteurs. Akòz pri, dyaman natirèl se pa posib pou anbalaj semi -conducteurs, men dyaman yo itilize kòm yon koule chalè nan de fòm: dyaman fim mens (CVD dyaman) ak konpoze ak metal tankou kwiv ak aliminyòm. Sepandan, konpleksite nan pwosesis dyaman-koupe, polisaj, ak metalizasyon-limite aplikasyon gwo-echèl li yo nan lavabo chalè semi-conducteurs lazè.

v. Graphene Graphene se yon nouvo ki genyen de dimansyon nanomateryal kabòn ak ekselan elektrik, optik, ak pwopriyete tèmik. Konductivite lateral lateral li yo ka rive jwenn jiska 5300W/(M · K), byen lwen depase lòt materyèl koule chalè tankou Silisyòm carbure ak nitrid aliminyòm. Aplike grafèn kòm yon koule chalè nan lazer semi -conducteurs montre gwo potansyèl pou amelyore dissipation chalè ak pèfòmans aparèy.