طراحی ستاپ تست و انتخاب هیت‌سینک مناسب برای خنک‌کاری پردازنده گالیوم نیتریدی

 ترانزیستور HEMT که با نام‌های HFET و MODFET نیز شناخته می‌شود، ترانزیستوری است که برای کنترل شکل و هدایت الکتریکی کانال از میدان الکتریکی استفاده می‌کند. در سال‌های اخیر ترانزیستورهای GaN HEMT به دلیل کارایی در توان‌های بالا بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. این ترانزیستورها توانایی کار در فرکانس‌های بالاتر از فرکانس کاری سایر ترانزیستورها را دارند و به همین دلیل در محصولات با فرکانس بالا مثل تلفن‌های همراه، گیرنده‌های تلویزیونی ماهواره‌ای، مبدل‌های ولتاژ، تجهیزات راداری مورد استفاده قرار گرفته‌اند. 

ترانزیستورهای قدرت برای یک بیشینه دمای مجاز طراحی می‌شوند که در صورت عملکرد در دمایی بالاتر از این دما عمر کارکرد ترانزیستور کاهش پیدا می‌کند. همچنین با عملکرد در دمایی پایین‌تر از دمای مجاز علمکرد ترانزیستور بهبود می‌یابد. دمای كانال ترانزیستور تابعی از توان اتلافی و دفع گرمای تولید شده است. عموماً، اتلاف توان در ادوات با سیگنال‌ها کوچک و نویز پایین خیلی کمتر از ادوات قدرت است. بنابراین در طراحی محصولات تقویت کننده توان، دفع موثر گرمای تولید شده در ادوات بسیار مهم است.

در این پروژه ابتدا با انجام محاسبات لازم حداقل مقاومت حرارتی لازم برای یک هیت‌سینک که بتواند گرمای تولید شده در یک ترانزیستور از این نوع را به خوبی دفع کند و دمای ورق پایه را در دمای مد نظر نگه‌دارد استخراج شد. سپس در میان هیت‌سینک‌های موجود در بازار دو هیت‌سینک با قابلیت خنک‌کاری از طریق جابجایی آزاد و دو هیت‌سینک با قابلیت خنک‌کاری از طریق جابجایی اجباری پیشنهاد شد. در ادامه برای اطمینان از صحت عملکرد و توانایی هیت‌سینک‌ها در دفع گرما یک ستاپ تست برای شبیه‌سازی عملکرد ترانزیستور و خنک کاری آن پیشنهاد شد. نتایج نشان دهنده‌ی عملکرد بسیار خوب هیت‌سینک‌های انتخاب شده با قابلیت خنک‌کاری از طریق جابجایی اجباری را نشان می‌دهد.