Termal induktivlik - Thermal inductance

Termal induktivlik suyuqlik bilan o'ralgan ob'ektning issiqlik o'zgarishi o'zgarishni keltirib chiqaradigan hodisani anglatadi konvektsiya oqimlari bu suyuqlik ichida, shu bilan o'zgaruvchanlikni keltirib chiqaradi kinetik energiya suyuqlik.[1] Bu termal analog hisoblanadi elektr induktivligi yilda tizim ekvivalentligi modellashtirish; uning birligi termal gilos.[1]

Hozirgacha tizimning issiqlik uzatish xatti-harakatlaridagi induktiv hodisa to'g'risida bir nechta tadqiqotlar xabar qilingan. 1946 yilda Bosvort issiqlik oqimi induktiv xususiyatga ega bo'lishi mumkinligini suyuqlik tizimidagi tajribalar orqali namoyish etdi.[2][3] Uning ta'kidlashicha, harorat o'zgarishini o'lchagan vaqtinchalik xatti-harakatlarini faqat issiqlik qarshiligi va issiqlik sig'imi kombinatsiyasi bilan izohlash mumkin emas. Keyinchalik Bosvort termal o'zaro indüktansni o'rganish bo'yicha tajribalarni kengaytirdi; ammo, u suyuqlik oqimi bundan mustasno, issiqlik uzatish tizimidagi termal indüktans haqida xabar bermadi.

So'nggi tadqiqotlar

2013 yilda Ye va boshq. "Yuqori kuchlanishli yorug'lik chiqaradigan diodalarda termal vaqtinchalik effekt va takomillashtirilgan birikma haroratini o'lchash usuli" nashriga ega.[4] Ularning tajribalarida yuqori kuchlanish LED chip to'g'ridan-to'g'ri ingichka termal interfeysli material (TIM) bilan silikon substratga biriktirilgan. Harorat sezgichlari 30 ° C dan 150 ° C gacha sozlangan standart silikonni qayta ishlash texnologiyalari yordamida ishlab chiqarilgan. Chip va TIMning qalinligi navbati bilan 153 mm va 59 mm. Shunday qilib, datchiklar juda yaqin edi p-n birikmasi. Kremniy substrat mahkamlangan va aniq harorat regulyatori bo'lgan noqulay termal plastinkada vakuumlangan. Eksperimentatorlar qadam ko'tarish / tushirish oqimlarini qo'lladilar va 100 ms dan keyin harorat va old kuchlanish o'rtasidagi xususiyatlarni o'lchashdi. Ushbu ishda "tiklanish vaqti" quvvat o'zgarishi boshlanishidan harorat yana dastlabki harorat qiymatiga teng bo'lgan vaqtgacha bo'lgan vaqt oralig'i sifatida aniqlanadi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, 100 mA dan 15 mA gacha bo'lgan oqim qo'llanilganda LEDning ulanish harorati sezilarli darajada pasayadi va darhol (10 ° C dan yuqori). Keyin, o'tish harorati asta-sekin o'sib boradi. Qayta tiklash vaqtidan ~ 100 ms dan so'ng, o'tish harorati dastlabki qiymatga etadi. 15 mA barqaror holatida qo'llaniladigan yuqori oqim bir zumda pasayish rejimi orqali 100 mA ga kamayadi. O'lchangan o'tish harorati 0,1 ms ichida 4 ° C ga oshadi. Sensor harorati bir vaqtning o'zida 2 ° S harorat ko'tarilishini ko'rsatadi. Keyinchalik, tutashuv harorati asta-sekin pasayadi. Qayta tiklash vaqtidan ~ 100 milodiy o'tgach, o'tish harorati dastlabki qiymatlariga kamayadi. Keyin tizim xona haroratida barqaror holatga kelguniga qadar birlashma harorati pasayishda davom etadi. Ta'kidlash joizki, tutashuv harorati chiplarning hozirgi o'zgarishiga qarama-qarshi ravishda o'zgaradi.

2016 yilda ushbu hodisa bo'yicha qo'shimcha tekshiruv o'tkazildi.[5] Yuqori voltli LED chip o'rniga, a GaN Bu holda past kuchlanishli LED chip ham tekshirildi. Ushbu chip qo'llaniladigan toklarning keng doirasiga bardosh bera oladi va issiqlik induktiv reaksiyalarini kuzatish uchun kuchning aniqroq o'zgarishini osonlashtiradi. Chip qo'rg'oshin ramkasiga o'rnatildi va silikon bilan qoplandi. Chip to'plami metall yadroli bosilgan elektron kartaga lehimlangan va boshqariladigan haroratga ega bo'lgan termal plastinkaga o'rnatilgan. Vaqtning funktsiyasi sifatida LED chipining vaqtincha o'tish harorati qo'llaniladigan oqim bilan har xil pastga tushirish funktsiyalari sifatida o'lchandi. Ular bu vaziyatda tutashuv harorati 350 mA da 36,2 ° S ga teng ekanligini hisoblashdi. Natijalar GaN asosidagi yuqori voltli LED chipidagi oldingi termal induktiv o'lchov bilan mos keladi. Kutilganidek, tutashuv harorati darhol ko'tariladi va toklar pastga tushganda asta-sekin kamayadi. Tizim uchun tiklanish vaqti sekinroq, qadam darajasining pasayishi kattaroq. Ular GaN-ga asoslangan LEDlar orqali tez o'zgaruvchan quvvat mutanosib ravishda harorat o'zgarishini keltirib chiqaradi, bu esa quvvat manbaidan kutilgan harorat o'zgarishiga ziddir. Ushbu hodisa hisobotda termal indüktans deb ataladi. Termal induktiv xususiyatlar termoelektrik ta'sirga, ayniqsa vaqtinchalik termoelektr ta'sirga bog'liq bo'lishi mumkin. Biroq, termoelektr qurilmalarining belgilangan tuzilishini ko'rib chiqish o'rniga, GaN qurilmalarida p-n birikmasi bo'lgan issiqlik induktivligi paydo bo'ladi. Issiqlik qarshiligi, issiqlik sig'imi va termal indüktansning kombinatsiyasi bilan ularning taxminlari yuqori chastotali GaN qurilmalarining termal tahliliga yordam berishi mumkin. Bundan tashqari, bir xil bo'lmagan materiallarda va juda qisqa vaqt ichida energiya o'zgarishi ostida issiqlik tahlili sohasida termal induktivlik hodisalari kengroq mavjud bo'lishi kutilmoqda.

Adabiyotlar

  1. ^ a b Jerrard, H. G. (2012). Ilmiy bo'linmalar lug'ati: shu jumladan ishbilarmonlik vositalari. p. 142. ISBN  9789400941113.
  2. ^ Bosvort, R.L. (1946 yil 31-avgust). "Issiqlik indüktansı". Tabiat. 158 (4009): 309. Bibcode:1946 yil 15-iyun. doi:10.1038 / 158309b0.
  3. ^ Bosvort, R.L. (1948 yil 31-yanvar). "Termal o'zaro indüktans". Tabiat. 161 (4083): 166–167. Bibcode:1948 yil natur.161..166B. doi:10.1038 / 161166a0.
  4. ^ Ye, Xuaiyu; Chen, Sianping; van Zayl, Xenk; Gielen, Aleksandr V. J.; Zhang, Guoqi (2013 yil sentyabr). "Yuqori voltli yorug'lik chiqaradigan diodalarda termal vaqtinchalik effekt va takomillashtirilgan birikma haroratini o'lchash usuli". IEEE elektron moslamasi xatlari. 34 (9): 1172. Bibcode:2013IEDL ... 34.1172Y. doi:10.1109 / LED.2013.2274473.
  5. ^ Ye, Xuaiyu; Leung, Stenli YY .; Vong, hujayra K.Y.; Lin, Kay; Chen, Sianping; Fan, Jiajie; Kjelstrup, Signe; Fan, Xuejun; Zhang, Guoqi (2016). "GaN qurilmalaridagi termal induktsiya". IEEE elektron moslamasi xatlari. 37 (11): 1473. Bibcode:2016IEDL ... 37.1473Y. doi:10.1109 / LED.2016.2612243.