Análise térmica de dispositivos ópticos 5G

Comparado com o 4G, o 5G aumenta pelo menos 9 ~ 10 vezes. Na era da rede 5G, não importa qual solução 5G seja inseparável dos dispositivos de comunicação 5G, e o 5G tem requisitos cada vez maiores para dispositivos ópticos, como volume pequeno, alta integração, alta taxa e baixo consumo de energia. As principais taxas de dispositivos comumente utilizadas para transmissão óptica 5G para frente, médio e traseira são dispositivos ópticos 25G, 50G, 100G, 200G e 400G, entre eles, os dispositivos ópticos 25G e 100G são os dispositivos de comunicação 5G mais utilizados.

 Com maior velocidade e menor volume, essa é a tendência inevitável do desenvolvimento de dispositivos ópticos. Ao mesmo tempo, também traz requisitos mais elevados para o gerenciamento térmico interno de dispositivos ópticos. Como a dissipação de calor rápida e eficaz é um problema que deve ser levado a sério.

Por que o design térmico é necessário:

Como todos sabemos, quando nosso chip fotoelétrico funcionar, ele não converterá 100% da corrente injetada em optoeletrônica de saída, e parte dele será usado como perda de energia na forma de calor. Se uma grande quantidade de calor continuar a acumular e não puder ser eliminada a tempo, terá muitos efeitos adversos no desempenho dos componentes. De um modo geral, com o aumento da temperatura, o valor de resistência diminui e a vida útil dos dispositivos será reduzida, desempenho ruim, materiais de envelhecimento e componentes danificados; Além disso, a alta temperatura também produzirá estresse e deformação no material, reduzindo a confiabilidade e o mau funcionamento do dispositivo.

Existem três formas básicas de transferência de calor: condução de calor, convecção de calor e radiação térmica.

Condução térmica:

O chip dissipa o calor através do dissipador de calor na parte inferior, e o dispositivo óptico entra em contato com a concha para dissipação de calor através da graxa de silicone de dissipação de calor, tudo isso pertence à condução de calor.

Convecção térmica:

A convecção natural utiliza principalmente a força de flutuação causada pela diferença de densidade de fluidos de alta e baixa temperatura para trocar calor. É um método passivo de dissipação de calor, adequado para o ambiente com baixo valor calórico. Em telefones celulares, módulos ópticos e outros produtos terminais, a transferência de calor de convecção natural é usada principalmente.

A transferência forçada de calor é um método eficiente de dissipação de calor causado pela aceleração da troca de calor por meio de fontes de energia externas, como bombas e ventiladores, o que requer investimento econômico adicional. É adequado para a situação de grande valor calórico e ambiente de dissipação de calor ruim; O resfriamento do ventilador é geralmente usado para módulos ópticos que trabalham em armários ou switches, o que é uma típica transferência de calor de convecção forçada.

Radiação térmica:

O processo de transmissão de energia através de ondas eletromagnéticas. Radiação térmica é o processo de emissão de ondas eletromagnéticas quando a temperatura de um objeto é maior que zero absoluto. A transferência de calor entre dois objetos através da radiação térmica é chamada de transferência de calor de radiação. Este método de dissipação de calor é menos utilizado no design térmico devido à sua baixa eficiência.