Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Sylwia Bielska


Thermal modelling and characterization of solid-state devices


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Ewa Raj
Praca dyplomowa magisterska obroniona 2007-09-19
Streszczenie pracy dyplomowej:
Praca ta powstała na Wydziale Elektroniki i Telekomunikacji Uniwersytetu "Federico II" w Neapolu, w ramach wyjazdu stypendialnego Socrates – Erasmus. Tematyka pracy jest poświęcona zagadnieniom związanym z przewodnictwem ciepła w stanach ustalonych. Głównym celem pracy jest przebadanie nowego kompaktowego modelu termicznego do analizy pola temperaturowego oraz przepływu ciepła w złożonych strukturach półprzewodnikowych. Jako strukturę testową wybrano układ dwóch prostopadłościanów połączonych ze sobą idealnie pod względem cieplnym. Przebadano wpływ rozmiaru oraz położenia źródła ciepła jak również dwóch różnych sposobów modelowania źródła ciepła na parametry zaproponowanego modelu cieplnego a w konsekwencji na pole temperaturowe. Wyniki modelu analitycznego zostały porównane z wynikami numerycznymi badanej struktury. Symulacje numeryczne były przeprowadzane w środowisku COMSOL Multiphysics 3.3, natomiast analityczne obliczenia w środowisku MATLAB R2006b. Ze względu na czasochłonność symulowania całej struktury oraz umoŜliwienie szczegółowego przebadania zaproponowanego modelu, na wstępie badana domena została podzielona na dwie mniejsze. Pozwoliło to nam na dokładniejsze wyznaczanie interesujących nas zmiennych, a także na rozbudowywanie mniejszej struktury w celu poprawienia parametrów kompaktowego modelu termicznego. Pierwszym etapem polepszenia wyników była dyskretyzacja powierzchni kontaktu, odpowiednio dwa i cztery elementy. Symulacje i obliczanie zostało powtórzone dla dwóch mniejszych domen z dyskretyzowanym kontaktem. W kolejnym etapie badania objęły równomierne i nierównomierne warunki brzegowe. W celu porównania przeprowadzono symulacje całej struktury. Pokazano, że zastosowanie funkcji kształtu opisującej rozkład temperatury na powierzchni kontaktu znacznie poprawia otrzymane wyniki. W rezultacie otrzymano bardzo dokładny kompaktowy model cieplny pozwalający na analizę stanów ustalonych w elementach elektronicznych.
Abstract:
This thesis was created during my stay at the Electronic and Telecommunications Engineering Department of University of Naples “Federico II” within the Socrates- Erasmus program. The dissertation is devoted to steady-state heat transfer problem. The main goal of the work is to examine new thermal compact model for thermal field and heat transfer analysis in solid-states electronics. Test structure consists of two parallelepipeds in perfect thermal contact. Size and localization of the heat source as well as different approaches to heat source modelling were investigated. The results of compact analytical thermal model have been compared with numerical results of the tested structure. Numerical simulation have been conducted in COMSOL Multiphysics 3.3 environment and analytical calculations in MATLAB R2006b. Due to the time-consuming calculations of the whole structure and needs for detailed analysis of the proposed model, at the beginning of my simulations the complete structure was divided into two separated sub-domains. It allows to evaluate and to investigate all the necessary parameters of the compact thermal model. Second, the influence of surface discretisation was analysed. Simulations and calculations were repeated for sub-domains with surfaces divided into two and four parts respectively. Next, temperature distribution at the contact surface was examined. It was proven that the non-uniform boundary conditions described with the aid of boundary function provided more realistic temperature distribution, hence more accurate results. To compare, the simulations of the whole structure were conducted. The elaborated compact thermal model supports the steady-state analysis in solid-states devices.