大功率半导体激光器有源区温度影响因素分析

作者:杨宏宇[1] 刘林[2] 舒世立[3] 乔岩欣[1] 邵勇[1] 石凤健[1] 刊名:江苏科技大学学报:自然科学版 上传者:沈国秀

【摘要】为了提高大功率半导体激光器模块散热性能,文中数值模拟研究了激光器模块的温度场,分析了焊料导热系数及其厚度、热沉导热系数和半导体制冷器冷面温度对芯片有源区温度及模块散热性能的影响规律.结果表明:焊料厚度在2~24μm范围内,无高阻层形成,模块散热性能稳定,而当焊料厚度大于24μm后,有源区温度迅速升高;随着热沉导热系数的增加,有源区温度呈指数形式下降,且当其导热系数小于1200 W/m·K时,温度降低更显著;半导体制冷器冷面温度与有源区温度呈比例系数为1的线性关系.

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第31卷第 2期 江苏科技大学学报(自然科学版 ) Vo1.31 N。.2 2017年 4月 Journal of Jiangsu University of Science and Technology(Natural Science Edition) Apr·2017 doi:10.3969/j.issn.1673—4807.2017.02.004 大功 率半导体激光器有 源 区温 度影 响 因素分析 杨宏宇 ,刘 林 ,舒世立n,乔岩欣 ,邵 勇 ,石凤健 (1.江苏科技大学 先进焊接技术省重点实验室,镇江 212003) (2.森 萨塔科技有限公司 ,常州 213000) (3.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 ,发光学及应用国家重点实验室 ,长春 130033) 摘 要:为了提高大功率半导体激光器模块散热性能,文中数值模拟研究了激光器模块的温度场,分析了焊料导热系数及 其厚度 、热沉导热系数和半导体制冷器冷面温度对芯片有源区温度及模块散热性能的影响规律.结果表明:焊料厚度在 2~ 24 m范围内,无高阻层形成,模块散热性能稳定,而当焊料厚度大于 24 txm后,有源区温度迅速升高;随着热沉导热系数 的增加 ,有源区温度呈指数形式下降,且当其导热系数小于 1200 W/m ·K时,温度降低更显著;半导体制冷器冷面温度与 有源区温度呈比例系数为 1的线性关系. 关键词:大功率半导体激光器 ;温度分布;焊料;热沉 ;半导体制冷器 中图分类号:TN248.4 文献标志码 :A 文章编号:1673—4807(2017)02—0143—05 Analysis on influencing factors of active region tem perature of high power sem iconductor laser m odule YANG Hongyu ,LIU Lin ,SHU Shili ,QIAO Yanxin ,SHAO Yong ,SHI Fengjian (1.Provincial Key Lab of Advanced Welding Technology,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang 212003,China) (2.Sensata Technology Co.Ltd.,Changzhou 213000,China) (3.State Key Laboratory of Luminescence and Applications,Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China.) Abstract:In order to improve the heat dissipation performance of high power semiconductor laser module,the temperature field of high power semiconductor laser module was studied through the numerical simulation analysis in this paper.The effects of solder parameters,thermal conductivity of heat s

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