Въведение в термоелектрическия охладител TEC за лазерни диоди

TEC (Thermo Electric Cooler) е термоелектрически охладител или термоелектрически охладител. Нарича се още TEC хладилен чип, защото изглежда като устройство с чип.

Полупроводниковата термоелектрическа хладилна технология е технология за преобразуване на енергия, която използва ефекта на Пелтие на полупроводниковите материали за постигане на охлаждане или отопление. Той се използва широко в оптоелектрониката, електронната индустрия, биомедицината, потребителските уреди и други области. Така нареченият ефект на Пелтие се отнася до явлението, че когато постоянен ток преминава през галванична двойка, съставена от два полупроводникови материала, единият край абсорбира топлина, а другият край отделя топлина в двата края на галваничната двойка.

принцип на работа:

Термоелектрическите хладилни устройства обикновено се състоят от няколко двойки p и n-тип полупроводникови термодвойки, свързани последователно. Когато е свързано захранване с постоянен ток, температурата на единия край на термоелектрическото охлаждащо устройство ще намалее, докато температурата на другия край ще се повиши в същото време. Чрез използване на различни методи за пренос на топлина, като например топлообменници за непрекъснато разсейване на топлината от горещия край на хладилното устройство, студеният край на устройството ще продължи да абсорбира топлина от работната среда. Струва си да се отбележи, че това явление е напълно обратимо, просто промяната на посоката на тока може да доведе до прехвърляне на топлината в обратна посока. Следователно функциите за охлаждане и отопление могат да бъдат постигнати едновременно на едно термоелектрическо хладилно устройство.

Термоелектрическият охладител TEC се състои от вътрешен полупроводников P полюс, полупроводников N полюс и проводящ метал, както и керамичен субстрат за обмен на температура на горния и долния слой. Охлаждащият капацитет на една термоелектрическа хладилна двойка е ограничен и TEC обикновено се състои от дузина до десетки хладилни двойки. Температурната разлика между горещия и студения край на един TEC може да достигне 60~70°C, а температурата на студения край може да достигне -20~-10°C. Ако искате да получите по-голяма температурна разлика и по-ниска температура на студения край, можете да подредите няколко TEC. На пазара се предлагат ТЕС с различни форми в зависимост от сценариите и методите на използване.

Класификация:

TEC разполага с широка гама от термоелектрически хладилни продукти, включително едностепенни термоелектрически хладилни устройства, многостепенни термоелектрически хладилни устройства, микро термоелектрически хладилни устройства, пръстеновидни термоелектрически хладилни устройства и други видове.

1. Едноетапни серии: Според различните производствени процеси, те се разделят на конвенционални серии, серии с висока мощност, серии с висока температура и рециклируеми серии продукти. Едностепенните серийни продукти са стандартни TEC продукти, които имат по-висока производителност, по-висока надеждност и разнообразие от Предлагат се в широк диапазон от капацитет на охлаждане, геометрия и входна мощност, те се използват главно в промишлено, лабораторно оборудване, медицинско, военно и други полета.

2. Многоетапна серия: Използва се главно в зони с големи температурни разлики или изисквания за ниска температура. Този тип TEC има малка охлаждаща мощност и е подходящ за случаи, които изискват малка и средна охладителна мощност и големи температурни разлики. Обикновено се използва в IR-откриване, CCD и фотоелектрични полета. Дизайнът на различни методи за подреждане може да отговори на нуждите на дълбокото охлаждане. Този тип хладилник може да постигне по-голяма температурна разлика от едностепенния TEC.

3. Микросерии: Проектирани и разработени да отговарят на среда с висока температура и малко пространство. Продукти, разработени чрез усъвършенствани производствени процеси от високоефективни термоелектрически материали. Продукти, които обикновено се използват в лазерни предаватели, оптични приемници, помпени лазери и други продукти в оптичната комуникационна индустрия.

4. Серия пръстени: Подходяща за приложения със средна мощност на охлаждане. Тази серия от продукти има кръгъл отвор в центъра на керамиката от горещата и студената страна за поставяне на издатини за оптично, механично закрепване или температурни сонди. Обикновено се използва в промишлено, електрическо оборудване, лабораторно и оптоелектронно оборудване и други области

В сравнение с традиционните механични методи за охлаждане, термоелектрическата технология за охлаждане не изисква никакъв хладилен агент и е екологично чист метод за охлаждане в твърдо състояние. Има малък размер, леко тегло, без вибрации, без шум, прецизен контрол на температурата, висока надеждност и може да бъде С предимства като работа под всякакъв ъгъл, термоелектрическата технология е едно от важните технически решения дори в определени области на приложение.

Активно охлаждане: Термоелектрическото охлаждане е метод за активно охлаждане, който може да охлажда обекти под температурата на околната среда, което е невъзможно с обикновените радиатори. Чрез използването на многостепенни термоелектрически охладители във вакуумна среда могат да се постигнат още по-ниски температури до -100°C.

Охлаждане от точка до точка: Термоелектрическото охлаждане има компактна структура и може да постигне прецизен контрол на температурата в малко пространство или диапазон и дори може да постигне охлаждане от точка до точка, което не може да се постигне с други методи за охлаждане.

Висока надеждност: Термоелектрическото охлаждане няма никакви движещи се части, има висока надеждност и може да работи дълго време без поддръжка. Подходящ е за системи, които не се разглобяват лесно след монтаж или изискват дълъг експлоатационен живот.

Прецизен контрол на температурата: Термоелектрическото охлаждане е захранване с постоянен ток и капацитетът на охлаждане се регулира лесно. Чрез регулиране на входния ток може да се постигне прецизен контрол на капацитета на охлаждане и температурата, като се постига стабилност на контрола на температурата, по-добра от 0,01°C.

Охлаждане/отопление: Термоелектрическата технология има функции както за охлаждане, така и за отопление. Същата система може да постигне както режими на охлаждане, така и на отопление, като просто промени посоката на тока.