procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.35266/1999-7604-2026-2-4procyber-765Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИEngeneeringВлияние формы корпуса и расстановки гетероструктур на эффективность охлажденияEffect of heterostructure configuration and shape design on cooling performancehttps://orcid.org/0009-0005-8621-1689ЖдановИ. Н.ZhadanovI. N.

аспирант

Postgraduate

https://orcid.org/0000-0001-6633-0975ШвачкоА. А.ShvachkoA. A.

доцент

Docent

alexandr1899@gmail.comСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., СаратовРоссияYuri Gagarin State Technical University of Saratov, SaratovRussian Federation2026040920262524251Copyright © Жданов И.Н., Швачко А.А., 20262026Жданов И.Н., Швачко А.А.Zhadanov I.N., Shvachko A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/765

В статье рассматривается влияние формы корпуса и расстановки полупроводниковых гетероструктур на эффективность охлаждения оптоэлектронных устройств. Проанализировано, каким образом геометрия корпуса и компоновка активных элементов определяют пути теплового потока, формирование локальных перегревов и величину температурных перепадов. Проведено сравнение различных конструктивных решений с точки зрения равномерности температурного поля и способности к рассеянию тепла. Показано, что даже при использовании одинаковых материалов рациональная форма корпуса и оптимальное расположение гетероструктур позволяют существенно повысить эффективность теплоотвода и стабильность работы устройств.

The article examines the influence of the semiconductor heterostructures’ configuration and shape design on the cooling performance of optoelectronic devices. The authors investigate how the heat sink geometry and the active elements’ arrangement define the heat flow paths, local overheating, and the temperature fluctuation magnitude. In terms of temperature field uniformity and heat dissipation capability, the paper compares various structural alternatives. It is confirmed that the optimal shape design and layout of the heterostructure components significantly improve the heat dissipation and the stability of the specified devices despite using the same materials.

гетероструктурысветодиодытемпературанагрев гетероструктуркорпусформа корпусаheterostructureslight-emitting diode (LED) lampstemperatureheterostructure heatingshapeshape designReferencesДульнев Г. Н., Тихонов С. В. Основы теории тепломассообмена. СПб. : Университет ИТМО, 2010. 93 с.Дульнев Г. Н., Тихонов С. В. Основы теории тепломассообмена. СПб. : Университет ИТМО, 2010. 93 с.Ципина Н. В. Теплофизические процессы в приборах. Воронеж : Воронежский государственный технический университет, 2022. 135 с.Ципина Н. В. Теплофизические процессы в приборах. Воронеж : Воронежский государственный технический университет, 2022. 135 с.Ramesh T., Praveen A. S., Pillai P. B. et al. Numerical simulation of heat sinks with different configurations for high power LED thermal management // International Journal for Simulation and Multidisciplinary Design Optimization. 2022. Vol. 13.Ramesh T., Praveen A. S., Pillai P. B. et al. Numerical simulation of heat sinks with different configurations for high power LED thermal management // International Journal for Simulation and Multidisciplinary Design Optimization. 2022. Vol. 13.Jiang B. Research and optimization design of thermal management for LED // Highlights in Science, Engineering and Technology. 2023. Vol. 68. P. 242–246.Jiang B. Research and optimization design of thermal management for LED // Highlights in Science, Engineering and Technology. 2023. Vol. 68. P. 242–246.Zou Y., Xia Y., Ren H. et al. Heat dissipation design and optimization of high-power LED lamps // Thermal Science and Engineering Progress. 2023. Vol. 37.Zou Y., Xia Y., Ren H. et al. Heat dissipation design and optimization of high-power LED lamps // Thermal Science and Engineering Progress. 2023. Vol. 37.Li H., Zhu X., Zhang D. et al. Thermal management towards ultra-bright and stable perovskite nanocrystal-based pure red light-emitting diodes // Nature Communications. 2024. Vol. 15, no. 1.Li H., Zhu X., Zhang D. et al. Thermal management towards ultra-bright and stable perovskite nanocrystal-based pure red light-emitting diodes // Nature Communications. 2024. Vol. 15, no. 1.Ye J., Mo S., Jia L. et al. Experimental performance of a LED thermal management system with suspended microencapsulated phase change material // Applied Thermal Engineering. 2022. Vol. 207.Ye J., Mo S., Jia L. et al. Experimental performance of a LED thermal management system with suspended microencapsulated phase change material // Applied Thermal Engineering. 2022. Vol. 207.Zienkiewicz O. C., Taylor R. L., Zhu J. Z. The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. 7th ed. Oxford : Butterworth-Heinemann, 2013. 756 p.Zienkiewicz O. C., Taylor R. L., Zhu J. Z. The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. 7th ed. Oxford : Butterworth-Heinemann, 2013. 756 p.Kononenko V. K., Kuntsevich B. F. Selection of the lasing frequency and heating the quantum-well heterostructure laser diodes // Proceedings of the 11th International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling (LFNM), September 5–8, 2011, Kharkov, Ukraine. Piscataway, NJ : Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2011.Kononenko V. K., Kuntsevich B. F. Selection of the lasing frequency and heating the quantum-well heterostructure laser diodes // Proceedings of the 11th International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling (LFNM), September 5–8, 2011, Kharkov, Ukraine. Piscataway, NJ : Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2011.Piprek J. Semiconductor Optoelectronic Devices: Introduction to Physics and Simulation. San Diego, CA : Academic Press, 2003. 279 p.Piprek J. Semiconductor Optoelectronic Devices: Introduction to Physics and Simulation. San Diego, CA : Academic Press, 2003. 279 p.Coldren L. A., Corzine S. W., Mašanović M. L. Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits. 2nd ed. Hoboken, NJ : Wiley, 2012. 752 p.Coldren L. A., Corzine S. W., Mašanović M. L. Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits. 2nd ed. Hoboken, NJ : Wiley, 2012. 752 p.Pop E. Energy dissipation and transport in nanoscale devices // Nano Research. 2010. Vol. 3, no. 3. P. 147–169.Pop E. Energy dissipation and transport in nanoscale devices // Nano Research. 2010. Vol. 3, no. 3. P. 147–169.Гришаев В. Я., Никишин Е. В. Источники и приемники оптического излучения. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2024. 68 с.Гришаев В. Я., Никишин Е. В. Источники и приемники оптического излучения. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2024. 68 с.Лебедев А. И. Физика полупроводниковых приборов. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2008. 488 с.Лебедев А. И. Физика полупроводниковых приборов. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2008. 488 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.