Математическое моделирование теплофизических процессов при формировании контакта к основанию корпуса полупроводникового прибора

Аннотация

проведено математическое моделирование теплофизических процессов при сборке мощного биполярного транзистора в корпус прибора. Рассмотрена структура транзистора и характеристики ее элементов. Определено температурное поле транзистора. Для математического моделирования теплофизических процессов представлена система дифференциальных уравнений, описывающая температурное поле транзистора с начальными и граничными условиями. Решение системы дифференциальных уравнений получено численным методом конечных элементов, реализованным в пакете прикладных программ Elcut. Методика численного расчета температурного поля представлена решением дифференциальных уравнений частным производным, а также интегральных уравнений. В работе проведен численный эксперимент по модели мощного биполярного транзистора с учетом теплофизических параметров его областей. Для количественного анализа теплофизических процессов в структуре транзистора получены одномерные графики изменения температуры в областях биполярного транзистора. Результаты расчетов представлены в виде двухмерных температурных полей в поперечном сечении при изменении токов питания от 3 до 9 А для предлагаемого слоя металлизации обратной стороны структуры транзистора в виде композиции из металлов хром–никель–олово–серебро и для слоя хром–никель, применяемого по базовой технологии при изготовлении исследуемого транзистора. Представлены графики изменения температуры вдоль оси слоя металлизации для вариантов напыления хром–никель–олово–серебро и хром–никель при различных значениях токов питания. Расчет теплового сопротивления показал меньшие значения для металлизации композиции хром–никель–олово–серебро в сравнении с металлизацией хром–никель по базовой технологии.