Úvod do termoelektrického chladiča TEC pre laserové diódy

TEC (Thermo Electric Cooler) je termoelektrický chladič alebo termoelektrický chladič. Nazýva sa tiež chladiaci čip TEC, pretože vyzerá ako čipové zariadenie.

Polovodičová termoelektrická chladiaca technológia je technológia premeny energie, ktorá využíva Peltierov jav polovodičových materiálov na dosiahnutie chladenia alebo ohrevu. Je široko používaný v optoelektronike, elektronickom priemysle, biomedicíne, spotrebných zariadeniach a iných oblastiach. Takzvaný Peltierov jav sa týka javu, že keď jednosmerný prúd prechádza galvanickým párom zloženým z dvoch polovodičových materiálov, jeden koniec absorbuje teplo a druhý koniec uvoľňuje teplo na oboch koncoch galvanického páru.

pracovný princíp:

Termoelektrické chladiace zariadenia sa zvyčajne skladajú z niekoľkých párov polovodičových termočlánkov typu p a n zapojených do série. Keď je pripojený jednosmerný zdroj, teplota jedného konca termoelektrického chladiaceho zariadenia sa zníži, zatiaľ čo teplota druhého konca sa súčasne zvýši. Použitím rôznych metód prenosu tepla, ako sú výmenníky tepla na nepretržité odvádzanie tepla z horúceho konca chladiaceho zariadenia, bude studený koniec zariadenia naďalej absorbovať teplo z pracovného prostredia. Stojí za zmienku, že tento jav je úplne reverzibilný, jednoduchá zmena smeru prúdu môže spôsobiť prenos tepla v opačnom smere. Preto je možné na jednom termoelektrickom chladiacom zariadení dosiahnuť súčasne chladiace aj vykurovacie funkcie.

Termoelektrický chladič TEC sa skladá z vnútorného polovodičového P pólu, polovodičového N pólu a vodivého kovu, ako aj z keramického substrátu na výmenu teploty na vrchnej a spodnej vrstve. Chladiaca kapacita jedného termoelektrického chladiaceho páru je obmedzená a TEC sa vo všeobecnosti skladá z tucta až desiatok chladiacich párov. Teplotný rozdiel medzi horúcimi a studenými koncami jedného TEC môže dosiahnuť 60 ~ 70 ° C a teplota studeného konca môže dosiahnuť -20 ~ -10 ° C. Ak chcete dosiahnuť väčší teplotný rozdiel a nižšiu teplotu na konci chladenia, môžete naskladať viacero TEC. TEC rôznych tvarov sú dostupné na trhu v závislosti od scenárov a metód použitia.

Klasifikácia:

TEC má široký sortiment termoelektrických chladiacich produktov, vrátane jednostupňových termoelektrických chladiacich zariadení, viacstupňových termoelektrických chladiacich zariadení, mikro termoelektrických chladiacich zariadení, prstencových termoelektrických chladiacich zariadení a iných typov.

1. Jednostupňová séria: Podľa rôznych výrobných procesov je rozdelená na konvenčné série, vysokovýkonné série, vysokoteplotné série a recyklovateľné sériové výrobky. Jednostupňové sériové produkty sú štandardné produkty TEC, ktoré majú vyšší výkon, vyššiu spoľahlivosť a rozmanitosť Dostupné v širokom rozsahu chladiaceho výkonu, geometrie a príkonu, používajú sa hlavne v priemyselných, laboratórnych zariadeniach, medicínskych, vojenských a iné polia.

2. Viacstupňová séria: Používa sa hlavne v oblastiach s veľkými teplotnými rozdielmi alebo požiadavkami na nízke teploty. Tento typ TEC má malý chladiaci výkon a je vhodný pre príležitosti, ktoré vyžadujú malý a stredný chladiaci výkon a veľké teplotné rozdiely. Typicky sa používa pri IR-detekcii, CCD a fotoelektrických poliach. Dizajn rôznych metód stohovania môže spĺňať potreby hlbokého chladenia. Tento typ chladničky dokáže dosiahnuť väčší teplotný rozdiel ako jednostupňová TEC.

3. Séria Micro: Navrhnutá a vyvinutá tak, aby vyhovovala prostrediam s vysokou teplotou a malým priestorom. Produkty vyvinuté pomocou pokročilých výrobných procesov vysokovýkonných termoelektrických materiálov. Produkty typicky používané v laserových vysielačoch, optických prijímačoch, pumpových laseroch a iných produktoch v optickom komunikačnom priemysle.

4. Séria krúžkov: Vhodné pre aplikácie so stredným chladiacim výkonom. Táto séria produktov má kruhový otvor v strede keramiky na horúcej a studenej strane na umiestnenie výstupkov pre optické, mechanické upevňovacie alebo teplotné sondy. Zvyčajne sa používa v priemyselných, elektrických zariadeniach, laboratórnych a optoelektronických zariadeniach a iných oblastiach

V porovnaní s tradičnými metódami mechanického chladenia technológia termoelektrického chladenia nevyžaduje žiadne chladivo a je to ekologická metóda chladenia v tuhom stave. Má malé rozmery, nízku hmotnosť, žiadne vibrácie, žiadny hluk, presnú reguláciu teploty, vysokú spoľahlivosť a môže byť Vďaka výhodám, ako je práca v akomkoľvek uhle, je termoelektrická technológia jedným z dôležitých technických riešení aj v určitých oblastiach použitia.

Aktívne chladenie: Termoelektrické chladenie je aktívny spôsob chladenia, ktorý dokáže ochladiť predmety pod okolitú teplotu, čo je pri bežných radiátoroch nemožné. Použitím viacstupňových termoelektrických chladičov vo vákuovom prostredí možno dosiahnuť ešte nižšie teploty, až do -100°C.

Chladenie z bodu do bodu: Termoelektrické chladenie má kompaktnú štruktúru a môže dosiahnuť presnú reguláciu teploty v malom priestore alebo rozsahu a môže dokonca dosiahnuť chladenie z bodu do bodu, ktoré nemožno dosiahnuť inými spôsobmi chladenia.

Vysoká spoľahlivosť: Termoelektrické chladenie nemá žiadne pohyblivé časti, má vysokú spoľahlivosť a môže pracovať dlhú dobu bez údržby. Je vhodný pre systémy, ktoré sa po inštalácii nedajú ľahko rozobrať alebo vyžadujú dlhú životnosť.

Presná regulácia teploty: Termoelektrické chladenie je zdroj jednosmerného prúdu a chladiaci výkon sa dá ľahko nastaviť. Úpravou vstupného prúdu je možné dosiahnuť presnú reguláciu chladiaceho výkonu a teploty, čím sa dosiahne stabilita regulácie teploty lepšia ako 0,01 °C.

Chladenie/kúrenie: Termoelektrická technológia má funkciu chladenia aj vykurovania. Ten istý systém môže dosiahnuť režim chladenia aj vykurovania jednoduchou zmenou smeru prúdu.