Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ rozmieszczenia emiterów na ujednorodnienie temperatury w matrycy zbudowanej na bazie szerokoprzerwowych materiałów azotkowych

Kuc M., Brozi A., Sarzała R. P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 9

26-29

PL

W pracy przedstawiono wyniki trójwymiarowego modelowania cieplnego matryc zbudowanych na bazie krawędziowego emitera azotkowego. Obliczenia objęły wpływ liczby i szerokości emiterów (3-30 μm), ich ustawienia w matrycach (z i bez diamentowej nakładki w układzie montażowym) na maksymalny przyrost temperatury w przyrządach oraz wielkość efektu wzajemnego nagrzewania się sąsiadujących emiterów.

EN

This paper presents results of our three-dimensional thermal simulation of emitter arrays based on III-Nitride edge-emitting optoelectronic device. An impact of emitter number and width (33-30 μm), emitters location in arrays (with and without diamond heat spreaser) on a maximum temperature rise and thermal crosstalk have been taken into our calculations.

2

Wpływ wzajemnego oddziaływania cieplnego emiterów promieniowania na pracę matrycy zbudowanej na bazie GaN

Kuc M., Sarzała R. P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 9

41-44

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki modelowania zjawisk elektryczno-cieplnych występujących podczas pracy jednowymiarowych matryc laserów azotkowych. Przeprowadzona analiza numeryczna wskazała na problemy z umieszczeniem w matrycy większej liczby emiterów spowodowane zbyt niską efektywnością odprowadzania ciepła z ich obszarów czynnych. Prowadziło to do wysokich przyrostów temperatury we wnętrzu matrycy uniemożliwiając jej działanie. O temperaturach obszarów czynnych emiterów decydowała zarówno ich ilość, jak i wzajemne ich położenie w matrycy. Istotną rolę odgrywał przy tym efekt thermal crosstalk, który nie tylko prowadził do ogólnego zwiększenia temperatury w matrycy ale także, różnicując maksymalne temperatury obszarów czynnych, prowadził też do zróżnicowania gęstości prądów progowych poszczególnych emiterów. W celu obniżenia i ujednorodnienia temperatur emiterów, a tym samym zwiększenia ich liczby w matrycy, autorzy zaproponowali różne rozwiązania konstrukcyjne. Polegały one na wykorzystaniu diamentowych nakładek oraz dostosowaniu rozmiarów substratów matryc w celu zwiększenia wydajności transportu ciepła z matryc do miedzianej chłodnicy (heat sink'u).

EN

The paper presents results of the thermal-electrical calculations obtained for one-dimensional nitride laser arrays. Our analysis pointed out thermal problems with increasing emitter number in array. The limit results from too low effectiveness of array heat sinking. Active-region temperature increase in array emitters depends on both their number and their density. In the array, a temperature increase within the array emitter is caused not only by laser own heat sources located within its area but also by the thermal crosstalk effect between array emitters. This effect leads to both different active-region temperature increases and different threshold current densities of individual array emitters. To reduce temperature increases within active regions of array emitters, various design solutions are proposed increasing an efficiency of heat-flux transport from the array towards the copper heat sink. From among them, an application of the diamond heat spreaders and an increase in lateral sizes of the array substrate have been found to be the most efficient ones.

3

Modelowanie cieplno-elektrycznych właściwości emiterów promieniowania i ich matryc opartych na materiałach azotkowych

Kuc M., Sarzała R. P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 9

66-69

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń elektryczno-cieplnych przeprowadzonych dla dwóch różnych krawędziowych laserów azotkowych oraz wykonanych na ich bazie jednowymiarowych matryc, działających w warunkach progu akcji laserowej. Modele matryc azotkowych uzyskano poprzez powielenie emiterów w obrębie jednego przyrządu. Rozkłady temperatury oraz rozkłady gęstości prądu progowego uzyskano stosując metodę elementu skończonego. Wyniki uzyskano dla różnych przypadków montażu poszczególnych emiterów. Dodatkowo w ramach obliczeń sprawdzono wpływ diamentowych przekładek na właściwości cieplno-elektryczne modelowanych przyrządów. W przypadku matryc laserowych, podobnie jak dla pojedynczych emiterów, obliczenia przeprowadzono zmieniając zarówno ich sposób montażu jak i ilość emiterów w matrycy oraz odległość pomiędzy poszczególnymi emiterami.

EN

In this paper the results of thermo-electrical calculations of two different edge-emitting nitride laser diodes and their arrays (mini-bars) under threshold operation are presented. Nitride array models were designed by multiplying the laser diodes. The temperature and threshold current density distributions were determined using finite element method. The calculations of the lasing threshold embraced lasers and arrays models with various assemblies including diamond heat-spreaders For the arryas, the calculations embraced assambly, laser stripe quantity and distance effect on lasing threshold.

4

Analiza skuteczności stosowania przekładek (heat-spreaderów) do poprawy odprowadzania strumienia ciepła z półprzewodnikowych emiterów światła

Kuc M., Sarzała R. P., Brozi A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 9

72-75

PL

W pracy przedstawiono analizę skuteczności stosowania przekładek (heat-spreaderów) wykonanych z rożnych materiałów do poprawy odprowadzania strumienia ciepła z półprzewodnikowych emiterów światła. Wśród materiałów branych pod uwagę rozważono diament o przewodności cieplnej 1200-2000 W/mK, stop diament-metal 600 W/mK oraz inne materiały często stosowane w układach montażowych przyrządów półprzewodnikowych (BeO, SiC(sub)CVD, CuW, MoCu, AIN) o przewodnościach z zakresu 170-250 W/mK. Mocowanie przekładek wykonano z powszechnie stosowanego eutektyka AuSn o grubości 1-10μm. Obliczenia zostały przeprowadzone dla modeli trójwymiarowych w oparciu o metodę elementu skończonego. Analiza objęła przewodność cieplną przekładek, ich rozmiary, umiejscowienie oraz grubość lutu Wyniki obliczeń pokazały m.in. duży wpływ warstw mocujących na efektywność odprowadzania ciepła, oraz silną zależność optymalnej grubości przekładki od jej rozmiarów planarnych, przewodności cieplnej i grubości lutu.

EN

In this paper the thermal analysis of the heat-spreader efficiency was presented. The heat-spreaders were made of various materials including diamond 1200...2000 W/mK, metal-diamond composite 600 W/mK and other high thermal conductive materials (BeO, SiC(sub)CVD, CuW. MoCu. AIN) 170…250 W/mK used in assembiles of the optoelectronic devices. The heat-spreaders were attached to the chip and copper heat-sink by hard solder AuSn of thickness 1...10μm. The 3-D finite element method calculations embraced the heat-spreader thermal conductivity, size, location and solder thickness. The results indicate, inter alia, great influence of solder on heat dissipation efficiency and telling dependence between heat-spreader optimal size and its thermal conductivity and solder thickness.

5

Wpływ montażu lasera kaskadowego na wzrost temperatury w jego wnętrzu

Sarzała R. P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 10

102-106

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelu termiczno-elektrycznego lasera kaskadowego wykonanego w technologii arsenkowej. Szczególny nacisk położono na zbadanie wpływu montażu lasera na jego własności cieplne. Rozpatrywano wpływ takich elementów jak: rozmiary przekładki diamentowej, grubość warstwy lutu, odległość między wytrawionymi kanałami definiującymi obszar czynny, stopień wypełnienia kanałów lutem. Wykonano też analizę porównawczą struktur montowanych z przekładką diamentową i montowanych na ind.

EN

In the present paper, results of thermo-electrical modelling of GaAs-based quantum cascade laser are given. In particular, an impact of bonding of this laser on its thermal properties is investigated. An influence of such laser elements as sizes of the diamond heat spreader, solder thickness, a distance between etched channels defining active area and an extent of filling channels with the solder is analysed. Besides a comparative analysis of structures bonded with the diamond heat spreader and those simply soldered has been carried out.

6

Model termiczny lasera azotkowego

Kuc M., Sarzała R. P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 10

83-86

PL

W pracy przedstawiono model termiczny azotkowej diody laserowej oraz analizę transportu ciepła zarówno przez jej warstwy jak i wykorzystane elementy montażowe. Modelowany laser to przyrząd o emisji krawędziowej z falowodem grzbietowym o szerokości 20 µm. Laser zaprojektowany jest do pracy z falą ciągłą 411 nm w temperaturze pokojowej przy niskiej gęstości prądu progowego 4,2 kA/cm2 [1]. Obliczenia przeprowadzono wykorzystując zarówno model dwu- jak i trójwymiarowy bazujący na metodzie elementu skończonego. Modelowany laser został umieszczony w pięciu różnych układach monażowych, które zawierały miedziane radiatory oraz diamentowe przekładki w celu lepszego odprowadzenia ciepła z przyrządu. Analiza porównawcza modelowania dwu- i trójwymiarowego wykazała istotne różnice w wartości maksymalnej temperatury złącza lasera, zależne od jego montażu.

EN

In this paper the thermal model of nitride laser diode and its heat-flux spreading analysis are presented. Thermal analysis involves laser structure as well as used high-thermal-conductivity materials in mounting schemes. Analyzed structure is the edge-emitting 20 µm wide ridge-waveguide laser. The laser diode is designed to operate room-temperature continous-wave at 411 nm under very low 4.2 kA/cm2 threshold current density [1]. The calculations based on finite-element method are used to compare heat-flux spreading mechanism of two- and three-dimensional models and five different laser mounting schemes with copper heat-sinks and diamond heat-spreaders that enhances efficiency of heat-flux extraction from laser volume. Comparative analysis of two- and three-dimensional models shows significant differences of the maximal active-region temperature depending on used heat-sinking laser diode configuration.