מכשיר טלקום 5G ניתוח תרמי

בהשוואה ל-4G, 5G עולה פי 9 ~ 10 לפחות. בעידן של רשת 5G, לא משנה איזה פתרון 5G הוא בלתי נפרד ממכשירי תקשורת 5G, ול-5G יש דרישות גבוהות יותר ויותר למכשירים אופטיים, כמו נפח קטן, אינטגרציה גבוהה, קצב גבוה וצריכת חשמל נמוכה. תעריפי ההתקנים העיקריים הנפוצים עבור שידור 5G קדימה, אמצעי ואחורה הם התקנים אופטיים של 25G, 50G, 100G, 200G ו-400G, ביניהם, התקנים אופטיים 25G ו-100G הם התקני תקשורת 5G הנפוצים ביותר.

עם המהירות הגבוהה יותר והנפח הקטן יותר, זוהי המגמה הבלתי נמנעת של פיתוח מכשירים אופטיים. במקביל, זה גם מביא דרישות גבוהות יותר לניהול תרמי פנימי של מכשירים אופטיים. כיצד לבצע במהירות וביעילות פיזור חום היא בעיה שיש להתייחס אליה ברצינות.

מדוע יש צורך בתכנון תרמי:

כפי שכולנו יודעים, כאשר השבב הפוטואלקטרי שלנו עובד, הוא לא ימיר 100 אחוז מהזרם המוזרק לאלקטרוניקה אופטואלית, וחלק ממנו ישמש כאיבוד אנרגיה בצורת חום. אם כמות גדולה של חום תמשיך להצטבר ולא ניתן לסלק אותה בזמן, יהיו לכך השפעות שליליות רבות על ביצועי הרכיבים. באופן כללי, עם עליית הטמפרטורה, ערך ההתנגדות יורד וחיי השירות של המכשירים יצטמצמו, ביצועים גרועים, חומרים מזדקנים ורכיבים פגומים; בנוסף, טמפרטורה גבוהה תייצר גם לחץ ועיוות על החומר, תפחית את האמינות והתפקוד לקוי של המכשיר.

ישנן שלוש דרכים בסיסיות להעברת חום: הולכת חום, הסעת חום וקרינת חום.

הולכת חום:

השבב מפזר חום דרך גוף הקירור בתחתית, והמכשיר האופטי יוצר קשר עם המעטפת לצורך פיזור חום באמצעות שומן סיליקון לפיזור חום, שכולם שייכים להולכת חום.

הסעת חום:

הסעה טבעית משתמשת בעיקר בכוח הציפה הנגרם מההבדל של צפיפות נוזלים בטמפרטורה גבוהה ונמוכה כדי להחליף חום. זוהי שיטת פיזור חום פסיבית, המתאימה לסביבה בעלת ערך קלורי נמוך. בטלפונים ניידים, מודולים אופטיים ומוצרי מסוף אחרים, משתמשים בעיקר בהעברת חום בהסעה טבעית.

העברת חום בהסעה מאולצת היא שיטת פיזור חום יעילה הנגרמת על ידי האצת חילופי חום נוזלים דרך מקורות כוח חיצוניים כגון משאבות ומאווררים, הדורשת השקעה כלכלית נוספת. זה מתאים למצב של ערך קלורי גדול וסביבת פיזור חום ירודה; קירור מאוורר משמש בדרך כלל עבור מודולים אופטיים הפועלים בארונות או במתגים, שהוא העברת חום מאולצת אופיינית.

קרינת חום:

תהליך העברת אנרגיה באמצעות גלים אלקטרומגנטיים. קרינה תרמית היא תהליך של פליטת גלים אלקטרומגנטיים כאשר הטמפרטורה של עצם גבוהה מהאפס המוחלט. העברת חום בין שני עצמים באמצעות קרינה תרמית נקראת העברת חום קרינה. שיטת פיזור חום זו פחות בשימוש בתכנון תרמי בגלל היעילות הירודה שלה.