Current crowding effects on the thermal performance of AlGaN/GaN light emitting diodes
Akım yoğunlaşmasının AlGaN/GaN ışık yayan diyotların termal performansı üzerine etkileri
- Tez No: 730962
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. FATMA NAZLI DÖNMEZER AKGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Akım, Optoelektronik, Sürüklenme yayılım modeli, Termal performans, Current, Optoelectronic, Drift diffusion model, Thermal performance
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik ve Isı Tekniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Otomotiv, dış mekan ve bina aydınlatması gibi yüksek parlaklığın çok önemli olduğu alanlarda, yüksek lümenli AlGaN/GaN ışık yayan diyotlar (LED), yüksek yoğunluklu ışık çıkışına karşın düşük enerji tüketimi nedeniyle tercih edilmektedir. Yüksek enerji verimliliklerine rağmen, elektrik enerjisinin büyük bir kısmı ısıya dönüştürülerek cihaz sıcaklıklarının yükselmesine neden olur. Artan sıcaklıklar cihazların uzun ömür, lümen akısı ve dalga boyu gibi özelliklerini etkileyeceğinden cihazların termal problemlerinin çözülmesi önemlidir. En büyük ısı üretimi esas olarak en yüksek sıcaklık değerlerinin gözlendiği p-n birleşme alanı arasında meydana gelir. Tüm LED armatür ve cihaz tasarımları bağlantı sıcaklıklarının doğru tespiti ile mümkündür. Yüksek lümenli uygulamalarda, akım yoğunluğunun eşit olmayan dağılımı olarak bilinen akım sıkışması beklenmedik şekilde yüksek bağlantı sıcaklıklarına neden olur, güvenli sınırı aşabilir ve termal yüksek sıcaklık noktalarında/etraflarında bozulmaya neden olabilir. Bununla birlikte, mevcut deneysel tekniklerle birleşme sıcaklıklarını ve varyasyonları yüksek çözünürlükte elde etmek çok zordur. Çok boyutlu elektro-termal modeller ile akım sıkışması gibi düzensizlikler göz önünde bulundurularak bağlantı sıcaklıkları daha hassas bir şekilde belirlenebilir. Literatürde elektriksel ve termal modellerin bir arada kullanıldığı çok az çalışma bulunmaktadır. Yüksek lümenli LED çiplerin elektriksel ve termal özelliklerini incelemek için sonlu elemanlar yöntemine dayalı iki boyutlu elektrotermal simülasyonlar geliştirilecektir. LED dizi yapılarındaki, LED çiplerdeki bağlantı sıcaklık dağılımı, mevcut akımsıkışması ve rekombinasyon etkileri dikkate alınarak elde edilecektir. Mevcut akımsıkışması etkisi nedeniyle cihaz yapısındaki yüksek sıcaklık noktaları oluşumları araştırılacaktır. Simülasyonlar ticari yazılım COMSOL Multiphysics Semiconductor Module kullanılarak gerçekleştirilecektir.
Özet (Çeviri)
In the areas, such as automotive, outdoor, and building lighting in which high brightness is very significant, high lumen AlGaN/GaN light emitting diodes (LED) are preferred due to their low energy consumption vs high intensity light output. Although their high energy efficiency, a large proportion of electrical energy is converted into heat and causes device temperatures to rise. It is important to solve the thermal problems of the devices as the increasing temperatures will affect the properties of the devices such as longevity, lumen flux, and wavelength. The largest heat generation mainly occurs between the p-n junction area where the highest temperature values are observed. All LED luminaire and device designs are possible with accurate detection of junction temperatures. In high lumen applications, non-uniform distribution of current density known as current crowding will affect unexpectedly high junction temperatures may exceed the safe limit and result in degradation in/around thermal hotspots. However, it is very difficult to obtain the junction temperatures of variations at high resolution with current experimental techniques. Junction temperatures can be determined more precisely with multidimensional electro-thermal models by considering the nonuniformities such as current crowding. There are very few studies in the literature where electrical and thermal models are combined. Two-dimensional electrothermal simulations based on finite-element method numerical simulation will be developed to study the electrical and thermal properties of chip level high-lumen LEDs. Junction temperature distribution of LED chips in LED array structures will be obtained considering the effects of current crowding and recombination phenomenon. Hotspot formations in the device structure due to the current crowding effect will be investigated. Simulations will be performed by the commercial software COMSOL Multiphysics Semiconductor Module.
Benzer Tezler
- Pik demiri ve karbon çeliğinin sulu çözeltiler içindeki korozyon hızının tayini
Determination of the rate of corrosion of the cast iran and carbon steel in the aqueous solutions
EMİNE NAZAN ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYRİ YALÇIN
- Kuyruk modelleri ve analizi üzerine bir uygulama
Başlık çevirisi yok
DİDEM ÖZPULAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
İstatistikEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİKRET İKİZ
- Karıştırıcılar ve karıştırma kabındaki akım olaylarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NADİR İLTEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÖMER SAMİH MERTBAŞ
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM DEMİRCİ
- Statik elektrikle yüklenmiş sıvı ilacın pamuk ilaçlamasında etkinliğinin belirlenmesi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
ALİ BAYAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatÇukurova ÜniversitesiTarımsal Mekanizasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF ZEREN