بحث في طرق تبديد الحرارة لليزر أشباه الموصلات عالي القدرة

تمت دراسة ليزر أشباه الموصلات لأول مرة من الخارج. نشأت التكنولوجيا الأولى من الولايات المتحدة واليابان ، واستخدمت بشكل أساسي في الجيش. مع التطور المتكرر للتكنولوجيا ، بدأ تطبيقه في السوق المدنية وتطبيقه في صناعات مثل الإلكترونيات الضوئية والاتصالات. مع تطور صناعة الدفاع الوطني في بلدي&وصناعة التصنيع الإلكتروني البصري ، بدأت الصناعة في زيادة الطلب على أجهزة الليزر عالية الطاقة ، كما بدأ الناس أيضًا في إجراء الأبحاث على أجهزة الليزر عالية الطاقة بأشباه الموصلات . خلال البحث ، تم اكتشاف أن جودة ضوء ليزر أشباه الموصلات التقليدية لم تعد قادرة على تلبية احتياجات الناس. من أجل زيادة الطاقة الناتجة من ليزر أشباه الموصلات ، بدأ الناس في التحسين والتحليل باستمرار. خلال البحث ، وجد أن نصف الطاقة الكهربائية لليزر أشباه الموصلات يتم تحويلها إلى طاقة حرارية عند استخدامه. إذا كان ليزر أشباه الموصلات نفسه لا يبدد الحرارة جيدًا ، فسيؤثر بشكل مباشر على حياة واستخدام ليزر أشباه الموصلات. لذلك ، هناك حاجة ماسة لمشكلة تبديد الحرارة ليحلها الباحثون الآن. واحدة من المشاكل.

تصنيف طرق تبديد الحرارة بالليزر

في الوقت الحاضر ، تنقسم طرق تبديد الحرارة الرئيسية لليزر إلى طرق تبديد الحرارة التقليدية وطرق تبديد الحرارة الجديدة. تشمل طرق تبديد الحرارة التقليدية: تبريد الهواء ، وتبريد أشباه الموصلات ، وتبديد الحرارة بالحمل الطبيعي ، وما إلى ذلك ، وتشمل طرق تبديد الحرارة الجديدة: تبديد حرارة رقاقة الوجه وتبديد حرارة القناة الصغيرة.

تتكون آلية تبديد الحرارة لتعبئة ليزر أشباه الموصلات بشكل أساسي من رقاقة الليزر وطبقة اللحام والمشتت الحراري والطبقة المعدنية وما إلى ذلك. يتم استخدام طبقة اللحام في هيكل تبديد الحرارة لليزر أشباه الموصلات بشكل أساسي لتوصيل الشريحة والمشتت الحراري عن طريق اللحام. من أجل تحقيق الغرض من تقليل المقاومة الحرارية عند استخدام ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة ، غالبًا ما تستخدم بعض المواد ذات الموصلية الحرارية العالية نسبيًا ، مثل لحام قصدير الذهب ، أثناء اللحام. خلال عملية التغليف بأكملها ، سيكون هناك العديد من المستويات ، وتشمل هذه المستويات بشكل أساسي: الرقاقة ، طبقة اللحام ، المشتت الحراري ، الطبقة المعدنية ، باستخدام تأثير نقل الحرارة للمشتت الحراري والطبقة المعدنية لتوصيل الطاقة الحرارية لشريحة الليزر ، وأخيرًا ، اجعل ليزر أشباه الموصلات يشكل تبديدًا جيدًا للحرارة لإطالة عمر خدمة الليزر.

يتم تقييم أداء تبديد الحرارة لليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة بشكل أساسي من خلال المقاومة الحرارية وتدفق الحرارة. في التقييم ، يجب الانتباه إلى تدفق الحرارة عند درجة الحرارة المحدودة. إذا تبين أن فرق درجة الحرارة بين الاثنين كبير نسبيًا أثناء تحليل تبديد الحرارة ، فسيظهر التكثيف على سطح رقاقة الليزر. بعد حدوث هذه المشكلة ، بالإضافة إلى التأثير على طاقة الخرج البصري ، فإنها ستؤثر أيضًا على قفل الطول الموجي ، وحتى بسبب التقاطع. تضر مشاكل التعرض بالأداء الكهروضوئي للدائرة وتؤثر في النهاية على الموثوقية. في الوقت الحاضر ، من الطرق الشائعة لتقليل المقاومة الحرارية استخدام مواد التوصيل الحراري. يوفر ظهور مواد التوصيل الحراري مزيدًا من مساحة التحسين لليزر لخفض درجة الحرارة.

تبريد بالوعة الحرارة بالحمل الطبيعي وطريقة تبديد الحرارة ، تبريد بالوعة الحرارة بالحمل الطبيعي وتبديد الحرارة هو استخدام بعض المواد ذات الموصلية الحرارية العالية لسحب الحرارة المتولدة ، ثم تبديد الحرارة من خلال الحمل الحراري الطبيعي. وجد الأفراد أيضًا أن الزعانف يمكن أن تساعد أيضًا في تبديد الحرارة ، ويمكن أن تزيد من معدل نقل الحرارة في نظام تبديد الحرارة عند تبديد الحرارة. عندما تكون درجة الحرارة هي نفسها ، ستنخفض درجة زعنفة الزعنفة مع زيادة ارتفاع الزعنفة. عند استخدام الركيزة لوضع المشتت الحراري عموديًا ، يجب زيادة الارتفاع بشكل مناسب ، وتحسين تأثير تبديد الحرارة عن طريق زيادة الارتفاع. ستعمل طريقة تبديد الحرارة هذه على تقليل الكثير من التكاليف عند استخدامها. في العمل الفعلي ، غالبًا ما يتم استخدام نيتريد النحاس أو الألومنيوم كمشتت للحرارة ، لكن طريقة المشتت الحراري لا يمكنها تلبية احتياجات تبديد الحرارة لليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة.

طريقة تبريد المياه بقناة كبيرة

إذا كنت ترغب في خفض درجة حرارة المشتت الحراري ، فأنت بحاجة إلى بناء قناة في المشتت الحراري. إذا كنت ترغب في تحقيق تأثير التبريد ، فأنت بحاجة إلى إضافة مصدر ماء معين إلى هذه القناة ، حتى لا تؤخر عمل الليزر. رداً على ذلك ، وجد الباحثون أثناء بحثهم أن تأثير تشتيت الحرارة لهيكل المفسد أفضل من تأثير هيكل التجويف التقليدي ، لكن زيادة الضغط في القناة ستحدث أيضًا. لقد وجد البحث أنه على الرغم من استخدام القنوات الكبيرة على نطاق واسع ، بسبب الزيادة المستمرة في طاقة خرج الليزر ، لم تعد القنوات الكبيرة لتبريد المياه قادرة على تلبية متطلبات تبديد الحرارة لليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة.

طريقة التبريد بالرش

التبريد بالرش هو رش سائل التبريد على سطح نقل الحرارة عن طريق الانحلال بمساعدة الضغط لتحقيق الغرض من التبريد. الخصائص الرئيسية للتبريد بالرش هي معامل نقل الحرارة الكبير وتدفق سائل التبريد المنخفض. وجد الباحثون أنه عند استخدام الماء كوسيط واستخدام فوهات مخروطية صلبة لإجراء التجارب ، يمكن أن يزيد السطح المجهرية من تأثير التبادل الحراري. أثناء الدراسة ، وجد أن أداء التبريد للتبريد بالرش مرتبط بمعدل تدفق الرش. بالإضافة إلى ذلك ، اكتشف الباحثون أيضًا مبرد تغيير طور الرش. أثناء التجربة ، يرتبط ارتفاع الفوهة في جهاز التبريد بالرش وتأثير تبديد الحرارة ارتباطًا وثيقًا أيضًا.

ملاحظات ختامية

بشكل عام ، العاملان الأكثر أهمية لتحسين تأثير تبديد الحرارة هما تقليل المقاومة الحرارية لنظام تبديد الحرارة وزيادة تدفق الحرارة. عند تقليل المقاومة الحرارية ، يمكن استخدام المواد ذات الموصلية الحرارية العالية لتقليلها ؛ عند زيادة تدفق الحرارة ، يمكن المساعدة عن طريق زيادة معامل نقل الحرارة لمحطة تبديد الحرارة. نظرًا لأن مؤشرات أداء الليزر عالي الطاقة أصبحت أعلى وأعلى ، لم يعد بإمكان العديد من الطرق تلبية متطلبات التطبيق. يحتاج المزيد من الباحثين إلى بذل جهود متواصلة للدراسة ، وذلك لإيجاد طرق أكثر ملاءمة لتبديد الحرارة لليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة.