Akım yoğunlaşmasının AlGaN/GaN ışık yayan diyotların termal performansı üzerine etkileri

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.