GaN tabanlı transistörlerde nümerik analiz yöntemi ile ısıl direnç karakterizasyonu yapılması
Thermal resistance characterization in GaN based transistors by numerical analysis
- Tez No: 449490
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENOL BAŞKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Bu çalışmada, ANSYS-Icepak Sayısal Akışkanlar Dinamiği programı kullanılarak GaN (Galyum Nitrit) tabanlı yüksek elektron hareketli transistör için ısıl model oluşturulmuş farklı güç atımlarında, kanal sıcaklığı ve ısıl direnç değerleri belirlenmiş ve gerçekleşen ısı transferi 3 boyutlu olarak incelenmiştir. Analiz, farklı değerlerdeki kanal uzunluğu, kanal genişliği, darbe genişliği ve farklı kalınlıklardaki farklı alt tabaka malzemeleri için tekrarlanarak maksimum ısı atımı için optimum değerler belirlenmiştir. Bulunan sonuçlarda transistör kesitlerindeki sıcaklık dağılımları sunulmuştur. Bahsedilen parametrelere bağlı olarak değişen farklı alt tabakalardaki (Safir, Si, SiC) kanal sıcaklıkları ve ısıl direnç değerleri grafiksel olarak ayrıntılı bir şekilde gösterilmiştir. Bu grafiklerden yola çıkılarak, GaN tabanlı transistörden olan ısı atımını arttıracak faktörler ve uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Çalışmalar sırasında altı parametrenin; güç atımı, darbe genişliği, kanal uzunluğu, kanal genişliği, alt tabaka malzemesi ve alt tabaka kalınlığının ısı transferine etkileri incelenmiştir. Çalışmada, literatürde bulunan deneysel çalışmalarla doğrulanan model üzerinde parametrik çalışma yapılarak optimum transistör boyutları ve alt tabaka malzemesi tespit edilmiştir. Sonuç olarak yapılan analizler incelendiğinde, kanal sıcaklığının tüm parametrelerle doğru orantılı, ısıl direncin ise kanal genişliğiyle ters diğer parametrelerle doğru orantılı olduğu görülmüştür. En iyi ısıl performans ve en düşük ısıl direnç 26,26oC/W ile SiC alt tabakalı transistörde görülmüştür, bu alt tabakadaki kanal sıcaklıkları ise uygulanan güce bağlı olarak 97,3-151,8oC arasındadır.
Özet (Çeviri)
In this study, thermal model was constructed using ANSYS-Icepak computational fluid dynamic program for GaN (Gallium Nitride)-based high electron mobility transistors. Channel temperature and thermal resistance of the transistor were determined, and heat transfer was analyzed as a three dimensional case at different power densities. Numerical analysis was repeated for different values of channel length, channel width, pulse and different substrate materials for different thicknesses to obtain optimum heat transfer in the transistor. Temperature distribution in the cross sections of the transistor was represented in the study. Varying channel temperatures due to mentioned parameters, and thermal resistance in different substrate materials (Sapphire, Si, SiC) were revealed graphically in detail. As it could be figured out from the graphics, factors that increase heat dissipation from GaN-based transistors and optimum working conditions were determined. During the study, it was examined how heat transfer in the transistor was affected by changing six parameters which are power dissipation, pulse width, channel length, channel width, substrate material and thickness of the substrate material. In this study, numerical results were verified with experimental studies in the literature, and optimum dimensions and materials of transistor were determined. After numerical model was verified with the experimental data, optimum dimensions and materials of the substrate were determined by parametrical studies. Finally, as numerical analysis was examined, channel temperature was proportional to all of the parameters, but thermal resistance was inversely proportional to channel width and proportional to other parameters. As can be seen from the results, SiC-based transistors had the best thermal performance, and the lowest thermal resistance with 26,26oC/W, and the channel temperatures on this substrate were between 97,3-151,8oC according to applied power.
Benzer Tezler
- GaN tabanlı alan etkili transistörlerde SiC arka-yüzey geçiş deliği aşındırma uygulaması
Back side via hole etching application of SiC for GaN based field effect transistors
MEHMET TAHA HALİLOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEFER BORA LİŞESİVDİN
- Improved robustness, stability and linearity in GaN based high electron mobility transistors for 5g applications
5g uygulamaları için GaN tabanlı yüksek elektron mobiliteli transistörlerde geliştirilmiş sağlamlık, kararlılık, ve doğrusallık
OĞUZ ODABAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
DR. BAYRAM BÜTÜN
- Si zengin pasivasyon malzemesinin GaN tabanlı yüksek elektron mobiliteli transistörlerin elektriksel özelliklerine etkisi
Effect of si rich passivation material on electrical properties of GaN based high electron mobility transistors
AHMET SERHAT DİNÇER
Doktora
Türkçe
2023
Bilim ve TeknolojiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Contributions to design of dsp controlled pulse width modulated ac-ac converters with new generation semiconductor switches
Yeni nesil anahtarlama elemanları ile sayısal işaret kontrollü, darbe genişlik modülasyonlu alternatif akım kıyıcı tasarımına katkılar
ENİS BARIŞ BULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- A doherty power amplifier for 5G applications
5G uygulamaları için bir doherty güç yükselteci
HASAN KONANÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET NURİ AKINCI
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ŞERİF SAVCI