Úvod do termoelektrického chladiče TEC pro laserové diody

TEC (Thermo Electric Cooler) je termoelektrický chladič nebo termoelektrický chladič. Říká se mu také chladicí čip TEC, protože vypadá jako čipové zařízení.

Technologie polovodičového termoelektrického chlazení je technologie přeměny energie, která využívá Peltierův jev polovodičových materiálů k dosažení chlazení nebo ohřevu. Je široce používán v optoelektronice, elektronickém průmyslu, biomedicíně, spotřebních spotřebičích a dalších oborech. Takzvaný Peltierův jev označuje jev, že když stejnosměrný proud prochází galvanickým párem složeným ze dvou polovodičových materiálů, jeden konec absorbuje teplo a druhý konec teplo uvolňuje na obou koncích galvanického páru.

pracovní princip:

Termoelektrická chladicí zařízení se obvykle skládají z několika párů polovodičových termočlánků typu p a n zapojených do série. Když je připojen stejnosměrný zdroj, teplota jednoho konce termoelektrického chladicího zařízení se sníží, zatímco teplota druhého konce se současně zvýší. Použitím různých metod přenosu tepla, jako jsou výměníky tepla, pro nepřetržité odvádění tepla z horkého konce chladicího zařízení, bude studený konec zařízení nadále absorbovat teplo z pracovního prostředí. Stojí za zmínku, že tento jev je zcela reverzibilní, pouhá změna směru proudu může způsobit přenos tepla v opačném směru. Na jednom termoelektrickém chladicím zařízení lze tedy současně dosáhnout funkce chlazení i ohřevu.

Termoelektrický chladič TEC se skládá z vnitřního polovodičového P pólu, polovodičového N pólu a vodivého kovu a také keramického substrátu pro výměnu teplot na horní a spodní vrstvě. Chladicí kapacita jednoho termoelektrického chladicího páru je omezená a TEC se obecně skládá z tuctu až desítek chladicích párů. Teplotní rozdíl mezi horkým a studeným koncem jednoho TEC může dosáhnout 60~70°C a teplota studeného konce může dosáhnout -20~-10°C. Pokud chcete dosáhnout většího teplotního rozdílu a nižší teploty studeného konce, můžete naskládat více TEC. Na trhu jsou k dispozici TEC různých tvarů v závislosti na scénářích použití a metodách.

Klasifikace:

TEC má širokou škálu termoelektrických chladicích produktů, včetně jednostupňových termoelektrických chladicích zařízení, vícestupňových termoelektrických chladicích zařízení, mikro termoelektrických chladicích zařízení, prstencových termoelektrických chladicích zařízení a dalších typů.

1. Jednostupňová série: Podle různých výrobních procesů se dělí na konvenční série, vysoce výkonné série, vysokoteplotní série a recyklovatelné sériové výrobky. Jednostupňové sériové produkty jsou standardní produkty TEC, které mají vyšší výkon, vyšší spolehlivost a různé dostupné v širokém rozsahu chladicí kapacity, geometrie a příkonu, používají se hlavně v průmyslových, laboratorních zařízeních, lékařských, vojenských a další obory.

2. Vícestupňová řada: Používá se hlavně v oblastech s velkými teplotními rozdíly nebo nízkými požadavky na teplotu. Tento typ TEC má malý chladicí výkon a je vhodný pro příležitosti, které vyžadují malý a střední chladicí výkon a velké teplotní rozdíly. Obvykle se používá v IR-detekci, CCD a fotoelektrických polích. Návrh různých metod stohování může vyhovět potřebám hlubokého chlazení. Tento typ chladničky dokáže dosáhnout většího teplotního rozdílu než jednostupňová TEC.

3. Řada Micro: Navržena a vyvinuta pro prostředí s vysokou teplotou a malým prostorem. Produkty vyvinuté pomocí pokročilých výrobních procesů vysoce výkonných termoelektrických materiálů. Produkty typicky používané v laserových vysílačích, optických přijímačích, pumpových laserech a dalších produktech v optickém komunikačním průmyslu.

4. Kruhová řada: Vhodné pro aplikace se středním chlazením. Tato řada produktů má ve středu keramiky na horké a studené straně kruhový otvor pro umístění výstupků pro optické, mechanické upevnění nebo teplotní sondy. Obvykle se používá v průmyslových, elektrických zařízeních, laboratorních a optoelektronických zařízeních a dalších oblastech

Ve srovnání s tradičními metodami mechanického chlazení nevyžaduje termoelektrická technologie chlazení žádné chladivo a je to metoda chlazení v pevné fázi šetrná k životnímu prostředí. Má malé rozměry, nízkou hmotnost, žádné vibrace, žádný hluk, přesnou regulaci teploty, vysokou spolehlivost a může být Díky výhodám, jako je práce v libovolném úhlu, je termoelektrická technologie jedním z důležitých technických řešení i v určitých aplikačních oblastech.

Aktivní chlazení: Termoelektrické chlazení je metoda aktivního chlazení, která dokáže ochladit předměty pod okolní teplotu, což je u běžných radiátorů nemožné. Použitím vícestupňových termoelektrických chladičů ve vakuovém prostředí lze dosáhnout ještě nižších teplot, až -100°C.

Chlazení z bodu do bodu: Termoelektrické chlazení má kompaktní strukturu a může dosáhnout přesné regulace teploty v malém prostoru nebo rozsahu a může dokonce dosáhnout chlazení z bodu do bodu, kterého nelze dosáhnout jinými způsoby chlazení.

Vysoká spolehlivost: Termoelektrické chlazení nemá žádné pohyblivé části, má vysokou spolehlivost a může pracovat dlouhou dobu bez údržby. Je vhodný pro systémy, které není snadné po instalaci rozebrat nebo vyžadují dlouhou životnost.

Přesná regulace teploty: Termoelektrické chlazení je zdroj stejnosměrného proudu a chladicí výkon lze snadno nastavit. Úpravou vstupního proudu lze dosáhnout přesné regulace chladicí kapacity a teploty a dosáhnout stability regulace teploty lepší než 0,01 °C.

Chlazení/topení: Termoelektrická technologie má funkci chlazení i topení. Stejný systém může dosáhnout obou režimů chlazení i vytápění jednoduchou změnou směru proudu.