Wprowadzenie do termoelektrycznej chłodnicy TEC do diod laserowych

TEC (Thermo Electric Cooler) to chłodnica termoelektryczna lub chłodnica termoelektryczna. Nazywa się go również chipem chłodniczym TEC, ponieważ wygląda jak urządzenie chipowe.

Półprzewodnikowa termoelektryczna technologia chłodnicza to technologia konwersji energii, która wykorzystuje efekt Peltiera materiałów półprzewodnikowych w celu uzyskania chłodzenia lub ogrzewania. Jest szeroko stosowany w optoelektronice, przemyśle elektronicznym, biomedycynie, sprzęcie konsumenckim i innych dziedzinach. Tak zwany efekt Peltiera odnosi się do zjawiska polegającego na tym, że gdy prąd stały przepływa przez parę galwaniczną złożoną z dwóch materiałów półprzewodnikowych, jeden koniec pochłania ciepło, a drugi oddaje ciepło na obu końcach pary galwanicznej.

zasada działania:

Termoelektryczne urządzenia chłodnicze składają się zwykle z kilku par półprzewodnikowych termopar typu p i n połączonych szeregowo. Po podłączeniu zasilania prądem stałym temperatura jednego końca termoelektrycznego urządzenia chłodzącego spadnie, podczas gdy temperatura drugiego końca wzrośnie. Dzięki zastosowaniu różnych metod wymiany ciepła, takich jak wymienniki ciepła w celu ciągłego odprowadzania ciepła z gorącego końca urządzenia chłodniczego, zimny koniec urządzenia będzie w dalszym ciągu pochłaniał ciepło ze środowiska pracy. Warto zaznaczyć, że zjawisko to jest całkowicie odwracalne, zwykła zmiana kierunku prądu może spowodować przekazywanie ciepła w przeciwnym kierunku. Dlatego w jednym termoelektrycznym urządzeniu chłodniczym można jednocześnie realizować funkcje chłodzenia i grzania.

Chłodnica termoelektryczna TEC składa się z wewnętrznego półprzewodnikowego bieguna P, półprzewodnikowego bieguna N i przewodzącego metalu, a także ceramicznego podłoża umożliwiającego wymianę temperatury w górnej i dolnej warstwie. Wydajność chłodnicza pojedynczej pary termoelektrycznej jest ograniczona, a TEC składa się zazwyczaj z kilkunastu do kilkudziesięciu par chłodniczych. Różnica temperatur między gorącym i zimnym końcem pojedynczego TEC może osiągnąć 60 ~ 70 ° C, a temperatura zimnego końca może osiągnąć -20 ~ -10 ° C. Jeśli chcesz uzyskać większą różnicę temperatur i niższą temperaturę zimnego końca, możesz zestawić wiele TEC. Na rynku dostępne są TEC o różnych kształtach, w zależności od scenariuszy i metod użytkowania.

Klasyfikacja:

TEC oferuje szeroką gamę termoelektrycznych produktów chłodniczych, w tym jednostopniowe termoelektryczne urządzenia chłodnicze, wielostopniowe termoelektryczne urządzenia chłodnicze, mikrotermoelektryczne urządzenia chłodnicze, pierścieniowe termoelektryczne urządzenia chłodnicze i inne typy.

1. Seria jednostopniowa: Zgodnie z różnymi procesami produkcyjnymi dzieli się ją na serie konwencjonalne, serie o dużej mocy, serie wysokotemperaturowe i produkty nadające się do recyklingu. Produkty z serii jednostopniowej to standardowe produkty TEC, które charakteryzują się wyższą wydajnością, większą niezawodnością i różnorodnością. Dostępne w szerokim zakresie wydajności chłodniczej, geometrii i mocy wejściowej, są stosowane głównie w sprzęcie przemysłowym, laboratoryjnym, medycznym, wojskowym i inne pola.

2. Seria wielostopniowa: Stosowana głównie w obszarach o dużych różnicach temperatur lub wymaganiach niskich temperatur. Ten typ TEC ma małą moc chłodzenia i nadaje się na okazje, które wymagają małej i średniej mocy chłodzenia oraz dużych różnic temperatur. Zwykle stosowane w detekcji podczerwieni, CCD i polach fotoelektrycznych. Projektowanie różnych metod układania w stosy może zaspokoić potrzeby głębokiego chłodzenia. Ten typ lodówki może osiągnąć większą różnicę temperatur niż jednostopniowy TEC.

3. Seria Micro: Zaprojektowana i opracowana z myślą o środowiskach o wysokiej temperaturze i małej przestrzeni. Produkty opracowane przy użyciu zaawansowanych procesów produkcyjnych wysokowydajnych materiałów termoelektrycznych. Produkty zwykle stosowane w nadajnikach laserowych, odbiornikach optycznych, laserach pompowych i innych produktach w branży komunikacji optycznej.

4. Seria pierścieniowa: Odpowiednia do zastosowań o średniej mocy chłodniczej. Ta seria produktów posiada okrągły otwór pośrodku ceramiki po stronie ciepłej i zimnej, w którym można umieścić występy do mocowania optycznego, mechanicznego lub sond temperatury. Zwykle stosowane w sprzęcie przemysłowym, elektrycznym, laboratoryjnym i optoelektronicznym oraz w innych dziedzinach

W porównaniu z tradycyjnymi metodami mechanicznego chłodzenia, technologia chłodzenia termoelektrycznego nie wymaga żadnego czynnika chłodniczego i jest przyjazną dla środowiska metodą chłodzenia w stanie stałym. Ma niewielkie rozmiary, niewielką wagę, brak wibracji, brak hałasu, precyzyjną kontrolę temperatury, wysoką niezawodność i może być. Dzięki takim zaletom, jak praca pod dowolnym kątem, technologia termoelektryczna jest jednym z ważnych rozwiązań technicznych nawet w niektórych obszarach zastosowań.

Chłodzenie aktywne: Chłodzenie termoelektryczne to aktywna metoda chłodzenia, która pozwala schłodzić obiekty poniżej temperatury otoczenia, co jest niemożliwe w przypadku zwykłych grzejników. Stosując wielostopniowe lodówki termoelektryczne w środowisku próżniowym, można osiągnąć jeszcze niższe temperatury, aż do -100°C.

Chłodzenie punkt-punkt: Chłodzenie termoelektryczne ma zwartą konstrukcję i umożliwia precyzyjną kontrolę temperatury na małej przestrzeni lub w małym zakresie, a nawet może zapewnić chłodzenie punkt-punkt, czego nie można osiągnąć innymi metodami chłodzenia.

Wysoka niezawodność: Chłodnictwo termoelektryczne nie ma żadnych ruchomych części, charakteryzuje się wysoką niezawodnością i może pracować przez długi czas bez konserwacji. Nadaje się do systemów, które nie są łatwe do demontażu po instalacji lub wymagają długiej żywotności.

Precyzyjna kontrola temperatury: Chłodzenie termoelektryczne zasilane jest prądem stałym, a wydajność chłodzenia można łatwo regulować. Dostosowując prąd wejściowy, można uzyskać precyzyjną kontrolę wydajności chłodzenia i temperatury, osiągając stabilność kontroli temperatury lepszą niż 0,01°C.

Chłodzenie/ogrzewanie: Technologia termoelektryczna pełni zarówno funkcję chłodzenia, jak i ogrzewania. Ten sam system może osiągnąć zarówno tryb chłodzenia, jak i ogrzewania, po prostu zmieniając kierunek prądu.