Лазерлік диодтарға арналған TEC термоэлектрлік салқындатқышына кіріспе

TEC (Thermo Electric Cooler) – термоэлектрлік салқындатқыш немесе термоэлектрлік салқындатқыш. Оны TEC тоңазытқыш чипі деп те атайды, себебі ол чип құрылғысына ұқсайды.

Жартылай өткізгішті термоэлектрлік тоңазыту технологиясы - тоңазыту немесе жылытуға қол жеткізу үшін жартылай өткізгіш материалдардың Пельтиер әсерін пайдаланатын энергияны түрлендіру технологиясы. Ол оптоэлектроникада, электроника өнеркәсібінде, биомедицинада, тұрмыстық техникада және басқа салаларда кеңінен қолданылады. Пельтиер эффектісі деп аталатын құбылыс тұрақты ток екі жартылай өткізгіш материалдан тұратын гальваникалық жұп арқылы өткенде бір ұшы жылуды жұтып, екінші ұшы гальваникалық жұптың екі ұшынан жылу бөлетін құбылысты білдіреді.

жұмыс принципі:

Термоэлектрлік тоңазытқыш құрылғылар әдетте тізбектей жалғанған бірнеше жұп p және n-типті жартылай өткізгіш термопарлардан тұрады. Тұрақты ток көзіне қосылған кезде термоэлектрлік салқындату құрылғысының бір ұшының температурасы төмендейді, ал екінші ұшының температурасы бір уақытта жоғарылайды. Тоңазытқыш құрылғының ыстық ұшынан жылуды үздіксіз тарату үшін жылу алмастырғыштар сияқты әртүрлі жылу беру әдістерін қолдану арқылы құрылғының суық ұшы жұмыс ортасынан жылуды сіңіруді жалғастырады. Айта кету керек, бұл құбылыс толығымен қайтымды, жай ғана ток бағытын өзгерту жылуды қарама-қарсы бағытта беруі мүмкін. Сондықтан бір термоэлектрлік тоңазытқыш құрылғысында бір уақытта салқындату және жылыту функцияларына қол жеткізуге болады.

TEC термоэлектрлік салқындатқышы ішкі жартылай өткізгіш P полюсінен, жартылай өткізгіш N полюсінен және өткізгіш металдан, сондай-ақ үстіңгі және төменгі қабаттарда температура алмасуға арналған керамикалық субстраттан тұрады. Бір термоэлектрлік тоңазытқыш жұбының салқындату қабілеті шектеулі және TEC әдетте ондаған тоңазытқыш жұптарынан тұрады. Бір ТЭК ыстық және суық ұштары арасындағы температура айырмашылығы 60~70°C, ал суық соңы температурасы -20~-10°C жетуі мүмкін. Үлкенірек температура айырмашылығын және төменгі суық соңғы температураны алғыңыз келсе, бірнеше TEC жинай аласыз. Қолдану сценарийлері мен әдістеріне байланысты нарықта әртүрлі пішіндегі TEC қол жетімді.

Жіктелуі:

TEC бір сатылы термоэлектрлік тоңазытқыш құрылғылары, көп сатылы термоэлектрлік тоңазытқыш құрылғылары, микротермоэлектрлік тоңазытқыш құрылғылары, сақиналы термоэлектрлік тоңазытқыш құрылғылары және басқа да түрлерін қоса алғанда, термоэлектрлік тоңазытқыш өнімдерінің кең спектріне ие.

1. Бір сатылы сериялар: Әртүрлі өндірістік процестерге сәйкес ол әдеттегі серияларға, жоғары қуатты серияларға, жоғары температуралық серияларға және қайта өңделетін серияларға бөлінеді. Бір сатылы сериялы өнімдер өнімділігі жоғары, сенімділігі жоғары және әртүрлі салқындату сыйымдылығы, геометриясы және кіріс қуатының кең ауқымында қол жетімді стандартты TEC өнімдері болып табылады, олар негізінен өнеркәсіптік, зертханалық жабдықтарда, медициналық, әскери және басқа өрістер.

2. Көп сатылы сериялар: Негізінен үлкен температура айырмашылығы бар немесе төмен температура талаптары бар аймақтарда қолданылады. TEC бұл түрі шағын салқындату қуатына ие және шағын және орташа тоңазытқыш қуатын және үлкен температура айырмашылығын қажет ететін жағдайларға жарамды. Әдетте IR-анықтау, CCD және фотоэлектрлік өрістерде қолданылады. Әртүрлі қабаттастыру әдістерінің дизайны терең тоңазытқыштың қажеттіліктерін қанағаттандыра алады. Тоңазытқыштың бұл түрі бір сатылы ТЭЦке қарағанда үлкенірек температура айырмашылығына қол жеткізе алады.

3. Микросериялар: жоғары температура мен шағын кеңістік орталарына жауап беру үшін әзірленген және әзірленген. Өнімдер жоғары өнімді термоэлектрлік материалдардың озық өндірістік процестерін қолдана отырып жасалған. Әдетте лазерлік таратқыштарда, оптикалық қабылдағыштарда, сорғы лазерлерінде және оптикалық байланыс өнеркәсібіндегі басқа өнімдерде қолданылатын өнімдер.

4. Сақина сериясы: Орташа салқындату қуатын қолдану үшін қолайлы. Бұл өнімдер сериясында оптикалық, механикалық бекіту немесе температура зондтары үшін шығыңқы жерлерді орналастыру үшін ыстық және суық бүйірлік керамиканың ортасында дөңгелек тесік бар. Әдетте өнеркәсіптік, электр жабдықтары, зертханалық және оптоэлектрондық жабдықтар және басқа салаларда қолданылады

Дәстүрлі механикалық салқындату әдістерімен салыстырғанда, термоэлектрлік тоңазыту технологиясы ешқандай салқындатқышты қажет етпейді және қоршаған ортаға зиянсыз қатты денелі салқындату әдісі болып табылады. Ол шағын өлшемдерге, жеңіл салмаққа, дірілге, шуға, температураны дәл бақылауға, жоғары сенімділікке ие және болуы мүмкін. Кез келген бұрышта жұмыс істеу сияқты артықшылықтары бар термоэлектрлік технология тіпті кейбір қолдану салаларында маңызды техникалық шешімдердің бірі болып табылады.

Белсенді салқындату: Термоэлектрлік салқындату - бұл қарапайым радиаторлармен мүмкін емес қоршаған орта температурасынан төмен объектілерді салқындату үшін белсенді салқындату әдісі. Вакуумдық ортада көп сатылы термоэлектрлік салқындатқыштарды қолдану арқылы -100°C дейін төменірек температураға қол жеткізуге болады.

Нүктеден нүктеге тоңазыту: Термоэлектрлік тоңазытқыштың ықшам құрылымы бар және шағын кеңістікте немесе диапазонда температураны дәл бақылауға қол жеткізе алады, тіпті басқа тоңазыту әдістерімен қол жеткізе алмайтын нүктеден нүктеге дейін салқындатуға қол жеткізе алады.

Жоғары сенімділік: Термоэлектрлік тоңазытқыштың қозғалатын бөліктері жоқ, сенімділігі жоғары және техникалық қызмет көрсетусіз ұзақ уақыт жұмыс істей алады. Орнатқаннан кейін бөлшектеуге оңай емес немесе ұзақ қызмет мерзімін талап ететін жүйелер үшін қолайлы.

Температураны дәл бақылау: Термоэлектрлік тоңазытқыш тұрақты токпен қуат көзі болып табылады және салқындату сыйымдылығын реттеу оңай. Кіріс тогын реттеу арқылы салқындату сыйымдылығы мен температурасын дәл бақылауға, 0,01°C-ден жоғары температураны басқару тұрақтылығына қол жеткізуге болады.

Салқындату/жылыту: Термоэлектрлік технологияның салқындату және жылыту функциялары бар. Бір жүйе тек ток бағытын өзгерту арқылы салқындату және жылыту режимдеріне қол жеткізе алады.