大功率半導(dǎo)體激光器的壽命及可靠性設(shè)計(jì)研究-全文預(yù)覽
【正文】 的引進(jìn)，精度的不足還有這方面人才的匱乏。器件的表面溫度是由周圍環(huán)境溫度以及該器件自身的產(chǎn)熱量、散熱量共同決定的所以大功率器件使用壽命的提高一方面需要在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用高效率和低熱阻，另一方面需要注意對(duì)器件的保養(yǎng)，盡量降低器件退化速度。得到了中值壽命tm和對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差σ后就可以計(jì)算出激光器的平均壽命(MTTF)中值壽命對(duì)應(yīng)于圖5中50％器件失效的時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)差σ表示壽命分布的寬度，也容易從圖中經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得到，它決定于對(duì)數(shù)正態(tài)概率紙上累積失效率曲線的斜率，其計(jì)算公式為在對(duì)數(shù)正態(tài)分布概率紙上繪制把激光器的加速壽命分布曲線，如圖5所示。另一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是芯片的焊接，特別是芯片與熱沉間的焊接，整個(gè)焊接過(guò)程中，芯片的升溫和降溫必須是快速的，按金相理論，加速冷卻有利于獲得精細(xì)致密的晶粒組織結(jié)構(gòu)，也有利于形成平滑的接觸界面和良好的粘結(jié)特性，從而達(dá)到良好的歐姆接觸。按照應(yīng)力和應(yīng)變的方向關(guān)系，可以將應(yīng)力分為正應(yīng)力σ 和切應(yīng)力τ，正應(yīng)力的方向與應(yīng)變方向平行，而切應(yīng)力的方向與應(yīng)變垂直。次脈沖差別較大，這表明激光二極管結(jié)溫高低對(duì)其命有明顯的影響【4】。3個(gè)激光器隨著時(shí)間的推移逐步退化，／10。次，可推算出激光器壽命。經(jīng)過(guò)612h(大于等于l_ll0。實(shí)際應(yīng)用中，由于激光晶體的吸收波長(zhǎng)為808nm，當(dāng)界面熱阻設(shè)計(jì)為0．9℃／w 時(shí)，芯片在水溫l8℃ 的波長(zhǎng)為804nm，中心波長(zhǎng)隨水溫的漂移為0．24nm／℃ 。由于高功率激光器具有很高的熱載，為了使其均勻散熱和提高散熱效果，激光器芯片P面向下焊接在一塊25mm25mm7．5mm 的銅熱沉上，然后將熱沉用導(dǎo)熱脂粘接在銅微通道水冷器上。這樣就引入了退化率的概念，退化率是指激光器功率的退化量隨時(shí)間的變化速率。退化率外推法測(cè)試壽命是微電子產(chǎn)品常用的方法，激光二極管的退化與其類似，國(guó)外許多大公司也采用這種方法測(cè)試壽命，根據(jù)使用情況和需要，我們主要采用恒定電流外推的模式。高功率半導(dǎo)體激光器壽命評(píng)價(jià)方面還沒有具體可行的標(biāo)準(zhǔn),有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)只有ISO175262003,且只規(guī)定了概念框架。由于高功率半導(dǎo)體激光器熱負(fù)載非常大,所以要保證其工作溫度的穩(wěn)定性也較困難,產(chǎn)品的壽命和溫度是密切相關(guān)的,即使有很小的溫度波動(dòng)都會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。大功率寬條形半導(dǎo)體激光器結(jié)面積大,工作電流較高,器件的節(jié)溫升高大,引起導(dǎo)數(shù)曲片上出現(xiàn)峰的因素會(huì)因此而加劇,因此,高功率半導(dǎo)體激光器的導(dǎo)數(shù)曲線上常有峰出現(xiàn)。 老化320小時(shí) 在老化320小時(shí)后,光導(dǎo)數(shù)曲線和電導(dǎo)數(shù)曲線上不僅出現(xiàn)了反向峰爹而且出現(xiàn)了向下的同向峰,反向峰與器件的可靠性關(guān)不不大,反向峰主要是由側(cè)向模術(shù)智暇孿引起的,我們老化的器件是增益導(dǎo)引型器件,側(cè)向模式的不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致,PI區(qū)曲線上出現(xiàn)扭曲?？捎糜谛滦蛙娪?xùn)和演習(xí)技術(shù)。(5)激光通信光源。(3)半導(dǎo)體激光引信。從制導(dǎo)站激光發(fā)射系統(tǒng)按一定規(guī)律向空間發(fā)射經(jīng)編碼調(diào)制的激光束，且光束中心線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；在波束中飛行的導(dǎo)彈，當(dāng)其位置偏離波束中心時(shí)，裝在導(dǎo)彈尾部的激光探測(cè)器接受到激光信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理后，調(diào)整導(dǎo)彈的飛行方向，從而實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)跟蹤。目前大功率半導(dǎo)體激光器以及大功率半導(dǎo)體激
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