Johdatus TEC-lämpösähköiseen jäähdyttimeen laserdiodeille

TEC (Thermo Electric Cooler) on termosähköinen jäähdytin tai lämpösähköinen jäähdytin. Sitä kutsutaan myös TEC-jäähdytyssiruksi, koska se näyttää sirulaitteelta.

Puolijohdetermosähköinen jäähdytystekniikka on energian muunnostekniikka, joka hyödyntää puolijohdemateriaalien Peltier-ilmiötä jäähdytyksen tai lämmityksen aikaansaamiseksi. Sitä käytetään laajasti optoelektroniikassa, elektroniikkateollisuudessa, biolääketieteessä, kulutuslaitteissa ja muilla aloilla. Ns. Peltier-ilmiö viittaa ilmiöön, että kun tasavirta kulkee kahdesta puolijohdemateriaalista koostuvan galvaanisen parin läpi, toinen pää imee lämpöä ja toinen pää vapauttaa lämpöä galvaanisen parin molemmista päistä.

toimintaperiaate:

Termosähköiset jäähdytyslaitteet koostuvat yleensä useista p- ja n-tyypin puolijohdetermopareista, jotka on kytketty sarjaan. Kun tasavirtalähde kytketään, lämpösähköisen jäähdytyslaitteen toisen pään lämpötila laskee, kun taas toisen pään lämpötila nousee samalla. Käyttämällä erilaisia ​​lämmönsiirtomenetelmiä, kuten lämmönvaihtimia, jatkuvasti poistamaan lämpöä jäähdytyslaitteen kuumasta päästä, laitteen kylmä pää jatkaa lämmön imemistä työympäristöstä. On syytä huomata, että tämä ilmiö on täysin palautuva, pelkkä virran suunnan muuttaminen voi aiheuttaa lämmön siirtymisen vastakkaiseen suuntaan. Siksi sekä jäähdytys- että lämmitystoiminnot voidaan saavuttaa samanaikaisesti yhdellä termosähköisellä jäähdytyslaitteella.

TEC-termosähköinen jäähdytin koostuu sisäisestä puolijohteen P-napasta, puolijohteen N-napasta ja johtavasta metallista sekä keraamisesta substraatista lämpötilan vaihtoa varten ylä- ja alakerroksessa. Yhden termosähköisen jäähdytysparin jäähdytyskapasiteetti on rajallinen, ja TEC koostuu yleensä tusinasta kymmeniin jäähdytyspareihin. Yhden TEC:n kuuman ja kylmän päiden välinen lämpötilaero voi olla 60–70 °C ja kylmän pään lämpötila voi olla -20–10 °C. Jos haluat saada suuremman lämpötilaeron ja alhaisemman kylmän loppulämpötilan, voit pinota useita TEC:itä. Markkinoilla on saatavilla erimuotoisia TEC:itä käyttöskenaarioista ja -menetelmistä riippuen.

Luokittelu:

TEC:llä on laaja valikoima lämpösähköisiä jäähdytystuotteita, mukaan lukien yksivaiheiset lämpösähköiset jäähdytyslaitteet, monivaiheiset lämpösähköiset jäähdytyslaitteet, mikrotermosähköiset jäähdytyslaitteet, rengasmaiset lämpösähköiset jäähdytyslaitteet ja muut tyypit.

1. Yksivaiheinen sarja: Eri tuotantoprosessien mukaan se jaetaan tavanomaisiin sarjoihin, suuritehoisiin sarjoihin, korkean lämpötilan sarjoihin ja kierrätettäviin sarjatuotteisiin. Yksivaiheiset sarjatuotteet ovat standardinmukaisia ​​TEC-tuotteita, joilla on korkeampi suorituskyky, korkeampi luotettavuus ja laaja valikoima erilaisia ​​jäähdytyskapasiteettia, geometriaa ja syöttötehoa, ja niitä käytetään pääasiassa teollisuus-, laboratorio-, lääke-, sotilas- ja muut kentät.

2. Monivaiheinen sarja: Käytetään pääasiassa alueilla, joilla on suuret lämpötilaerot tai alhaiset lämpötilavaatimukset. Tämän tyyppisellä TEC:llä on pieni jäähdytysteho ja se soveltuu tilanteisiin, joissa tarvitaan pientä ja keskisuuria jäähdytystehoa ja suuria lämpötilaeroja. Tyypillisesti käytetty IR-ilmaisussa, CCD:ssä ja valosähköisissä kentissä. Eri pinoamismenetelmien suunnittelu voi vastata syväjäähdytyksen tarpeisiin. Tämäntyyppinen jääkaappi voi saavuttaa suuremman lämpötilaeron kuin yksivaiheinen TEC.

3. Mikrosarja: Suunniteltu ja kehitetty vastaamaan korkeita lämpötiloja ja pieniä tilaympäristöjä. Tuotteet on kehitetty käyttämällä korkean suorituskyvyn lämpösähköisten materiaalien edistyneitä valmistusprosesseja. Tuotteet, joita käytetään tyypillisesti laserlähettimissä, optisissa vastaanottimissa, pumppulasereissa ja muissa optisen viestinnän teollisuuden tuotteissa.

4. Rengassarja: Soveltuu keskikokoisiin jäähdytystehosovelluksiin. Tämän sarjan tuotteissa on pyöreä reikä kuuman ja kylmän puolen keramiikan keskellä optisten, mekaanisten kiinnitysten tai lämpötila-anturien ulkonemien sijoittamiseksi. Tyypillisesti käytetty teollisuudessa, sähkölaitteissa, laboratorio- ja optoelektroniikkalaitteissa ja muilla aloilla

Perinteisiin mekaanisiin jäähdytysmenetelmiin verrattuna lämpösähköinen jäähdytystekniikka ei vaadi kylmäainetta ja on ympäristöystävällinen puolijohdejäähdytysmenetelmä. Se on pieni koko, kevyt, ei tärinää, ei melua, tarkka lämpötilan säätö, korkea luotettavuus ja se voi olla Etuna, kuten työskentely missä tahansa kulmassa, lämpösähkötekniikka on yksi tärkeimmistä teknisistä ratkaisuista tietyillä sovellusalueilla.

Aktiivinen jäähdytys: Termosähköinen jäähdytys on aktiivinen jäähdytysmenetelmä, jolla voidaan jäähdyttää esineitä ympäristön lämpötilan alapuolelle, mikä on mahdotonta tavallisilla pattereilla. Käyttämällä monivaiheisia lämpösähköisiä jäähdyttimiä tyhjiöympäristössä voidaan saavuttaa jopa alhaisempia lämpötiloja, jopa -100 °C.

Point-to-point jäähdytys: Termosähköisellä jäähdytyksellä on kompakti rakenne ja se voi saavuttaa tarkan lämpötilan hallinnan pienessä tilassa tai alueella, ja se voi jopa saavuttaa pisteestä pisteeseen jäähdytyksen, jota ei voida saavuttaa muilla jäähdytysmenetelmillä.

Korkea luotettavuus: Termosähköisessä jäähdytyksessä ei ole liikkuvia osia, sillä on korkea luotettavuus ja se voi toimia pitkään ilman huoltoa. Se sopii järjestelmiin, joita ei ole helppo purkaa asennuksen jälkeen tai jotka vaativat pitkän käyttöiän.

Tarkka lämpötilan säätö: Termosähköinen jäähdytys on tasavirtalähde, ja jäähdytystehoa on helppo säätää. Tulovirtaa säätämällä voidaan saavuttaa tarkka jäähdytyskapasiteetin ja -lämpötilan säätö, jolloin lämpötilasäädön stabiilisuus on parempi kuin 0,01 °C.

Jäähdytys/lämmitys: Termosähköisellä tekniikalla on sekä jäähdytys- että lämmitystoimintoja. Sama järjestelmä voi saavuttaa sekä jäähdytys- että lämmitystilat yksinkertaisesti muuttamalla virran suuntaa.