Вступ до термоелектричного охолоджувача TEC для лазерних діодів

TEC (Thermo Electric Cooler) - це термоелектричний кулер або термоелектричний кулер. Його також називають холодильним чіпом TEC, оскільки він виглядає як мікросхема.

Напівпровідникова термоелектрична холодильна технологія — це технологія перетворення енергії, яка використовує ефект Пельтьє напівпровідникових матеріалів для охолодження або нагрівання. Він широко використовується в оптоелектроніці, електронній промисловості, біомедицині, споживчій техніці та інших галузях. Так званий ефект Пельтьє відноситься до явища, коли постійний струм проходить через гальванічну пару, що складається з двох напівпровідникових матеріалів, один кінець поглинає тепло, а інший кінець виділяє тепло на обох кінцях гальванічної пари.

принцип роботи:

Термоелектричні холодильні пристрої зазвичай складаються з декількох пар напівпровідникових термопар типу p і n, з'єднаних послідовно. При підключенні джерела живлення постійного струму температура одного кінця термоелектричного охолоджувального пристрою буде знижуватися, а температура іншого кінця одночасно зростатиме. Використовуючи різні методи передачі тепла, такі як теплообмінники, для постійного розсіювання тепла від гарячого кінця холодильного пристрою, холодний кінець пристрою продовжуватиме поглинати тепло з робочого середовища. Варто зазначити, що це явище повністю оборотне, проста зміна напрямку струму може спричинити передачу тепла у протилежному напрямку. Таким чином, обидві функції охолодження та нагрівання можуть бути досягнуті одночасно на одному термоелектричному холодильному пристрої.

Термоелектричний охолоджувач TEC складається з внутрішнього напівпровідникового Р-полюсу, напівпровідникового N-полюсу та провідного металу, а також керамічної підкладки для обміну температурою на верхньому та нижньому шарах. Охолоджувальна здатність однієї термоелектричної холодильної пари обмежена, і TEC зазвичай складається з дюжини чи десятків холодильних пар. Різниця температур між гарячим і холодним кінцями одного ТЕС може досягати 60~70°C, а температура холодного кінця може досягати -20~-10°C. Якщо ви хочете отримати більшу різницю температур і нижчу кінцеву температуру охолодження, ви можете об’єднати кілька TEC. На ринку доступні ТЕС різної форми залежно від сценаріїв і способів використання.

Класифікація:

TEC має широкий асортимент термоелектричних холодильних пристроїв, включаючи одноступінчасті термоелектричні холодильні пристрої, багатоступеневі термоелектричні холодильні пристрої, мікротермоелектричні холодильні пристрої, кільцеві термоелектричні холодильні пристрої та інші типи.

1. Одноступінчаста серія: відповідно до різних виробничих процесів вона поділяється на звичайну серію, серію високої потужності, серію високотемпературної серії та серію продуктів, що підлягають переробці. Продукти одноступеневої серії є стандартними продуктами TEC, які мають вищу продуктивність, вищу надійність і різноманітність. Доступні в широкому діапазоні потужності охолодження, геометрії та споживаної потужності, вони в основному використовуються в промисловому, лабораторному обладнанні, медичному, військовому та інші поля.

2. Багатоступенева серія: в основному використовується в областях з великою різницею температур або низькими вимогами до температури. Цей тип ТЕС має невелику потужність охолодження і підходить для випадків, коли потрібна мала та середня потужність охолодження та велика різниця температур. Зазвичай використовується в ІЧ-детекторі, ПЗЗ та фотоелектричних полях. Конструкція різних методів укладання може задовольнити потреби глибокого охолодження. Цей тип холодильника може досягти більшої різниці температур, ніж одноступінчастий ТЕС.

3. Серія Micro: розроблена та розроблена для роботи в умовах високої температури та малого простору. Продукти, розроблені з використанням передових процесів виробництва високоефективних термоелектричних матеріалів. Продукти, які зазвичай використовуються в лазерних передавачах, оптичних приймачах, лазерах накачування та інших продуктах у галузі оптичного зв’язку.

4. Серія Ring: підходить для додатків із середньою потужністю охолодження. Ця серія продуктів має круглий отвір у центрі гарячої та холодної сторони кераміки для розміщення виступів для оптичного, механічного кріплення або температурних зондів. Зазвичай використовується в промисловому, електричному обладнанні, лабораторному та оптоелектронному обладнанні та інших галузях

У порівнянні з традиційними механічними методами охолодження, технологія термоелектричного охолодження не потребує жодного холодоагенту та є екологічно чистим твердотільним методом охолодження. Він має невеликі розміри, легку вагу, відсутність вібрації, шуму, точний контроль температури, високу надійність і може бути Завдяки таким перевагам, як робота під будь-яким кутом, термоелектрична технологія є одним із важливих технічних рішень навіть у певних сферах застосування.

Активне охолодження: Термоелектричне охолодження - це активний метод охолодження, який може охолоджувати предмети нижче температури навколишнього середовища, що неможливо зі звичайними радіаторами. Використовуючи багатоступінчасті термоелектричні охолоджувачі у вакуумному середовищі, можна досягти навіть нижчих температур до -100°C.

Точкове охолодження: Термоелектричне охолодження має компактну структуру та може досягти точного контролю температури в невеликому просторі чи діапазоні, і навіть може досягти точкового охолодження, чого неможливо досягти іншими методами охолодження.

Висока надійність: Термоелектричний холодильник не має рухомих частин, має високу надійність і може працювати тривалий час без обслуговування. Він підходить для систем, які непросто розібрати після монтажу або вимагають тривалого терміну служби.

Точний контроль температури: Термоелектричне охолодження — це джерело живлення постійного струму, а потужність охолодження легко регулювати. Шляхом регулювання вхідного струму можна досягти точного контролю потужності охолодження та температури, досягаючи стабільності керування температурою вище 0,01°C.

Охолодження/нагрівання: Термоелектрична технологія має функції як охолодження, так і нагріву. Одна і та ж система може досягати як режимів охолодження, так і нагріву, просто змінюючи напрямок струму.