Термоменджмент: использование материала алюминий-графит (Al-Gr) в качестве теплоотвода.

В первой статье мы рассказали общие сведения о термоменеджменте. В этой статье мы расскажем о таком теплоотводном материале как алюминий-графит (Al-Gr).

В последние годы наблюдается бурное развитие технологии полупроводниковых (ПП) лазеров для решения многих практических задач. В реальных ПП лазерах КПД составляет примерно 50–60 %. Это значит, что 40–50% электрической энергии, подводимой к полупроводниковому кристаллу, превращается в тепловую энергию и приводит к разогреву его активной области. Таким образом, отвод тепла от активной области является одним из основных факторов, лимитирующих выходную мощность лазерных диодов. В связи с этим многими фирмами ведутся интенсивные исследования и разработки, направленные на поиск более эффективных методов отвода тепла от активной области лазерного кристалла.

У себя в лаборатории мы проводили работы в области создания высокотеплопроводных металломатричных композитных материалов. Полученные результаты позволили выступить с предложением о возможном использовании в качестве теплоотвода полученный нами материал Al-Gr. Получить материал можно пропиткой под давлением алюминиевых сплавов пористых графитовых преформ, которые, в свою очередь, получаются методом прессования.

Алюминий-графит очень высокотеплопроводный композит. Обладает анизотропной теплопроводностью. Ее величина достигает 600 Вт/м*К в плоскости максимальных значений теплопроводности. Проведенное нами математическое моделирование показало, что существуют комбинации расположения нашего материала, позволяющие получить результаты по отводу тепла не только сравнимые, но и превосходящие по эффективности традиционные варианты с медными теплоотводами. Так при наиболее оптимальном расположении композита удается снизить температуру ПП кристалла на 8̊С.

На изображение показаны результаты моделирования теплоотводности алюминий-графита, полученные в нашей лаборатории.