LED器件和太陽能電池的熱學特性分析.pdf

1、近年來，隨著半導體行業(yè)的飛速發(fā)展，太陽能電池和半導體照明的應用也越來越廣。目前太陽能電池和大功率LED共同面臨的發(fā)展瓶頸都是散熱問題，發(fā)熱會嚴重影響器件的整體性能，最終導致其失效。因此如何準確測量芯片結溫、提高器件散熱能力是這些半導體器件應用設計中必須著重解決的核心問題。本文開展了太陽能電池和LED器件的熱學特性分析，研究內容主要包括以下幾個方面:
　　1.單晶硅太陽能電池的結溫熱阻測試分析。結溫和熱阻是表征太陽能電池熱學參數的重

2、要物理量?；谡螂妷悍?，我們分別在沒有光照的實驗條件和有光照的實驗條件下實現了單晶硅太陽能電池的結溫熱阻測試。同時我們還比較了黑暗條件下和光照條件下的熱阻數值并分析研究了造成熱阻值不一樣的原因。在實驗測試中用到的光源是由白光LED陣列提供的，LED可見光光源避免了紅外光會造成結溫升高的因素。該研究內容中也對太陽能電池的熱功率計算進行了深入的分析與討論，提供了太陽能電池熱功率計算的詳細過程和方法。
　　2.AC-LED芯片結溫分布

3、不均勻性的研究分析。AC-LED驅動電壓的正弦變換特性使得AC-LED結溫測試成為當今研究的一個難點，傳統(tǒng)DC-LED的結溫測試方法并不適用于AC-LED。本研究工作首先對AC-LED器件封裝結構進行了詳細分析，在此基礎上利用Solidwork構建等效模型，運用FloEFD進行熱學仿真?；谠摕釋W模型進行了I10V/1Hz交流信號驅動下的熱學仿真，并采用熱像儀測試實際芯片表面溫度，將仿真結果和實驗數據進行對比從而驗證熱模型的正確性。接著

4、對正常工作條件下的AC-LED瞬態(tài)結溫特性展開研究，重點分析了峰谷值時刻結溫分布的不均勻性、頻率變化對結溫分布不均勻性的影響，并且提出了三種相應的改善芯片結溫分布不均勻性的散熱方法。
　　3.對正向電壓法的深入研究并且提出了一種新的結溫測試方法。通過比較不同結溫測試方法的測試結果我們發(fā)現:正向電壓法的結溫測試結果與實際的LED結溫相差很大，對于350mA下的藍光LED正向電壓法測試的結溫比其他三種方法得到的結溫低了40℃之多。我們

5、經過嚴格的實驗研究證明:正向電壓法中大電流切換成小電流的過程中，載流子溫度和結溫的不同步變化造成了正向電壓法測試結溫的不準確性。為了彌補正向電壓法和拉曼光譜法等測試結果之間的差異，我們運用Matlab軟件，以熱力學第一定律為理論依據，進行了詳細的分析和計算，最終能夠成功彌補正向電壓法的不足。在充分認識到電流切換過程中會引入測試不準的實驗情況后，我們提出了一種新的結溫測試方法。該方法是基于LED的IV特性曲線中電壓、電流和結溫的關系來測試