Strokovno znanje

Uvod v termoelektrični hladilnik TEC za laserske diode

2024-03-22

TEC (Thermo Electric Cooler) je termoelektrični hladilnik ali termoelektrični hladilnik. Imenuje se tudi TEC hladilni čip, ker je videti kot naprava s čipom.

Polprevodniška termoelektrična hladilna tehnologija je tehnologija za pretvorbo energije, ki uporablja Peltierjev učinek polprevodniških materialov za doseganje hlajenja ali ogrevanja. Široko se uporablja v optoelektroniki, elektronski industriji, biomedicini, potrošniških aparatih in drugih področjih. Tako imenovani Peltierjev učinek se nanaša na pojav, ko enosmerni tok teče skozi galvanski par, sestavljen iz dveh polprevodniških materialov, en konec absorbira toploto, drugi konec pa sprosti toploto na obeh koncih galvanskega para.


princip delovanja:

Termoelektrične hladilne naprave so običajno sestavljene iz več parov polprevodniških termoelementov tipa p in n, povezanih v serijo. Ko je priključen napajalnik z enosmernim tokom, se bo temperatura enega konca termoelektrične hladilne naprave znižala, medtem ko se bo temperatura drugega konca istočasno povečala. Z uporabo različnih metod prenosa toplote, kot so izmenjevalniki toplote za stalno odvajanje toplote z vročega dela hladilne naprave, bo hladen del naprave še naprej absorbiral toploto iz delovnega okolja. Omeniti velja, da je ta pojav popolnoma reverzibilen, že samo sprememba smeri toka lahko povzroči prenos toplote v nasprotno smer. Zato lahko na eni termoelektrični hladilni napravi istočasno izvajamo tako funkcijo hlajenja kot ogrevanja.

Termoelektrični hladilnik TEC je sestavljen iz notranjega polprevodniškega P pola, polprevodniškega N pola in prevodne kovine ter keramičnega substrata za izmenjavo temperature na zgornji in spodnji plasti. Hladilna zmogljivost enega samega termoelektričnega hladilnega para je omejena, TEC pa je na splošno sestavljen iz ducata do več ducatov hladilnih parov. Temperaturna razlika med vročim in hladnim koncem posameznega TEC lahko doseže 60~70°C, temperatura hladnega konca pa lahko doseže -20~-10°C. Če želite doseči večjo temperaturno razliko in nižjo hladno končno temperaturo, lahko zložite več TEC. Na trgu so na voljo TEC različnih oblik, odvisno od scenarijev in načinov uporabe.


Razvrstitev:

TEC ima široko paleto termoelektričnih hladilnih naprav, vključno z enostopenjskimi termoelektričnimi hladilnimi napravami, večstopenjskimi termoelektričnimi hladilnimi napravami, mikro termoelektričnimi hladilnimi napravami, obročastimi termoelektričnimi hladilnimi napravami in drugimi vrstami.

1. Enostopenjska serija: glede na različne proizvodne procese je razdeljena na konvencionalne serije, serije z visoko močjo, serije z visoko temperaturo in serije izdelkov, ki jih je mogoče reciklirati. Enostopenjski serijski izdelki so standardni izdelki TEC, ki imajo višjo zmogljivost, večjo zanesljivost in različne. Na voljo v širokem razponu hladilne zmogljivosti, geometrije in vhodne moči, uporabljajo pa se predvsem v industrijski, laboratorijski opremi, medicinski, vojaški in druga področja.

2. Večstopenjska serija: Uporablja se predvsem na območjih z velikimi temperaturnimi razlikami ali nizkimi temperaturnimi zahtevami. Ta tip TEC ima majhno hladilno moč in je primeren za priložnosti, ki zahtevajo manjšo in srednjo hladilno moč ter velike temperaturne razlike. Običajno se uporablja v IR-zaznavanju, CCD in fotoelektričnih poljih. Zasnova različnih načinov zlaganja lahko zadosti potrebam globokega hlajenja. Ta tip hladilnika lahko doseže večjo temperaturno razliko kot enostopenjski TEC.

3. Mikro serija: Zasnovano in razvito za okolje z visoko temperaturo in majhnim prostorom. Izdelki, razviti z uporabo naprednih proizvodnih procesov iz visoko zmogljivih termoelektričnih materialov. Izdelki, ki se običajno uporabljajo v laserskih oddajnikih, optičnih sprejemnikih, laserjih s črpalko in drugih izdelkih v industriji optičnih komunikacij.

4. Serija obročev: Primerna za aplikacije s srednjo močjo hlajenja. Ta serija izdelkov ima okroglo luknjo v sredini vroče in hladne strani keramike za namestitev izboklin za optično, mehansko pritrditev ali temperaturne sonde. Običajno se uporablja v industrijski, električni opremi, laboratorijski in optoelektronski opremi ter na drugih področjih

V primerjavi s tradicionalnimi mehanskimi metodami hlajenja termoelektrična tehnologija hlajenja ne zahteva hladilnega sredstva in je okolju prijazna metoda hlajenja v trdnem stanju. Ima majhno velikost, majhno težo, brez vibracij, brez hrupa, natančen nadzor temperature, visoko zanesljivost in lahko je termoelektrična tehnologija s prednostmi, kot je delo pod katerim koli kotom, ena od pomembnih tehničnih rešitev tudi na določenih področjih uporabe.

Aktivno hlajenje: Termoelektrično hlajenje je metoda aktivnega hlajenja, ki lahko ohladi predmete pod temperaturo okolice, kar pri navadnih radiatorjih ni mogoče. Z uporabo večstopenjskih termoelektričnih hladilnikov v vakuumskem okolju lahko dosežemo še nižje temperature, vse do -100°C.

Hlajenje od točke do točke: Termoelektrično hlajenje ima kompaktno strukturo in lahko doseže natančen nadzor temperature v majhnem prostoru ali območju ter lahko celo doseže hlajenje od točke do točke, česar ni mogoče doseči z drugimi metodami hlajenja.

Visoka zanesljivost: Termoelektrično hlajenje nima gibljivih delov, ima visoko zanesljivost in lahko deluje dolgo časa brez vzdrževanja. Primeren je za sisteme, ki jih po namestitvi ni enostavno razstaviti ali zahtevajo dolgo življenjsko dobo.

Natančen nadzor temperature: Termoelektrično hlajenje je napajalnik z enosmernim tokom, zmogljivost hlajenja pa je enostavno nastaviti. S prilagajanjem vhodnega toka je mogoče doseči natančen nadzor hladilne zmogljivosti in temperature, s čimer se doseže stabilnost nadzora temperature, boljša od 0,01 °C.

Hlajenje/ogrevanje: Termoelektrična tehnologija ima funkcijo hlajenja in ogrevanja. Isti sistem lahko doseže tako hlajenje kot ogrevanje s preprosto spremembo smeri toka.


X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept