Introducere în răcitorul termoelectric TEC pentru diode laser

TEC (Thermo Electric Cooler) este un răcitor termoelectric sau un răcitor termoelectric. Se mai numește și cip de refrigerare TEC deoarece arată ca un dispozitiv cu cip.

Tehnologia de refrigerare termoelectrică semiconductoare este o tehnologie de conversie a energiei care utilizează efectul Peltier al materialelor semiconductoare pentru a obține refrigerarea sau încălzirea. Este utilizat pe scară largă în optoelectronică, industria electronică, biomedicină, aparate de larg consum și alte domenii. Așa-numitul efect Peltier se referă la fenomenul că atunci când un curent continuu trece printr-un cuplu galvanic compus din două materiale semiconductoare, un capăt absoarbe căldură, iar celălalt capăt eliberează căldură la ambele capete ale cuplului galvanic.

Principiul de funcționare:

Dispozitivele de refrigerare termoelectrice sunt de obicei compuse din mai multe perechi de termocupluri semiconductoare de tip p și n conectate în serie. Când este conectată o sursă de curent continuu, temperatura unui capăt al dispozitivului termoelectric de răcire va scădea, în timp ce temperatura celuilalt capăt va crește în același timp. Prin utilizarea diferitelor metode de transfer de căldură, cum ar fi schimbătoarele de căldură, pentru a disipa în mod continuu căldura de la capătul fierbinte al dispozitivului de refrigerare, capătul rece al dispozitivului va continua să absoarbă căldura din mediul de lucru. Este de remarcat faptul că acest fenomen este complet reversibil, simpla schimbare a direcției curentului poate face ca căldura să fie transferată în direcția opusă. Prin urmare, atât funcțiile de răcire, cât și de încălzire pot fi realizate simultan pe un dispozitiv de refrigerare termoelectric.

Răcitorul termoelectric TEC este compus din pol semiconductor intern P, pol semiconductor N și metal conductor, precum și un substrat ceramic pentru schimbul de temperatură pe straturile superioare și inferioare. Capacitatea de răcire a unei singure perechi de refrigerare termoelectrică este limitată, iar TEC este în general compus dintr-o duzină până la zeci de perechi de refrigerare. Diferența de temperatură dintre capetele calde și reci ale unui singur TEC poate ajunge la 60~70°C, iar temperatura la capătul rece poate ajunge la -20~-10°C. Dacă doriți să obțineți o diferență de temperatură mai mare și o temperatură la capătul rece mai scăzută, puteți stivui mai multe TEC-uri. TEC-uri de diferite forme sunt disponibile pe piață în funcție de scenariile și metodele de utilizare.

Clasificare:

TEC are o gamă largă de produse frigorifice termoelectrice, inclusiv dispozitive frigorifice termoelectrice cu o singură etapă, dispozitive frigorifice termoelectrice cu mai multe trepte, dispozitive frigorifice micro termoelectrice, dispozitive frigorifice termoelectrice inelare și alte tipuri.

1. Seria cu o singură etapă: În funcție de diferite procese de producție, este împărțită în serii convenționale, serii de mare putere, serii de înaltă temperatură și produse de serie reciclabile. Produsele din seria cu o singură etapă sunt produse TEC standard, care au performanțe mai mari, fiabilitate mai mare și o varietate de Disponibil într-o gamă largă de capacitate de răcire, geometrie și putere de intrare, sunt utilizate în principal în echipamente industriale, de laborator, medicale, militare și alte domenii.

2. Seria cu mai multe etape: utilizată în principal în zonele cu diferențe mari de temperatură sau cerințe de temperatură scăzută. Acest tip de TEC are putere de răcire mică și este potrivit pentru ocazii care necesită putere frigorifică mică și medie și diferențe mari de temperatură. Utilizat în mod obișnuit în detecția IR, CCD și câmpurile fotoelectrice. Proiectarea diferitelor metode de stivuire poate satisface nevoile de refrigerare profundă. Acest tip de frigider poate realiza o diferență de temperatură mai mare decât un TEC cu o singură treaptă.

3. Seria Micro: Proiectat și dezvoltat pentru a face față temperaturilor ridicate și mediilor cu spațiu mic. Produse dezvoltate folosind procese avansate de fabricație a materialelor termoelectrice de înaltă performanță. Produse utilizate în mod obișnuit în transmițătoare laser, receptoare optice, lasere cu pompă și alte produse din industria comunicațiilor optice.

4. Seria inel: Potrivit pentru aplicații cu putere medie de răcire. Această serie de produse are un orificiu circular în centrul ceramicii laterale calde și reci pentru a găzdui proeminențe pentru fixare optică, mecanică sau sonde de temperatură. Utilizat în mod obișnuit în echipamente industriale, electrice, echipamente de laborator și optoelectronice și alte domenii

În comparație cu metodele tradiționale de refrigerare mecanică, tehnologia de refrigerare termoelectrică nu necesită niciun agent frigorific și este o metodă de refrigerare în stare solidă ecologică. Are dimensiuni mici, greutate redusă, fără vibrații, fără zgomot, control precis al temperaturii, fiabilitate ridicată și poate fi. Cu avantaje precum lucrul în orice unghi, tehnologia termoelectrică este una dintre soluțiile tehnice importante chiar și în anumite domenii de aplicare.

Răcire activă: Răcirea termoelectrică este o metodă de răcire activă care poate răci obiecte sub temperatura ambiantă, ceea ce este imposibil cu radiatoarele obișnuite. Folosind răcitoare termoelectrice cu mai multe trepte într-un mediu cu vid, pot fi atinse temperaturi chiar mai scăzute, până la -100°C.

Refrigerare punct-la-punct: Refrigerarea termoelectrică are o structură compactă și poate realiza un control precis al temperaturii într-un spațiu sau un interval mic și poate chiar realiza o refrigerare punct-la-punct, care nu poate fi realizată prin alte metode de refrigerare.

Fiabilitate ridicată: Refrigerarea termoelectrică nu are piese în mișcare, are fiabilitate ridicată și poate funcționa mult timp fără întreținere. Este potrivit pentru sisteme care nu sunt ușor de dezasamblat după instalare sau necesită o durată de viață lungă.

Control precis al temperaturii: Refrigerarea termoelectrică este o sursă de alimentare CC, iar capacitatea de răcire este ușor de reglat. Prin reglarea curentului de intrare, se poate realiza un control precis al capacității de răcire și al temperaturii, realizând o stabilitate a controlului temperaturii mai bună de 0,01°C.

Răcire/încălzire: Tehnologia termoelectrică are atât funcții de răcire, cât și de încălzire. Același sistem poate realiza atât modurile de răcire, cât și de încălzire prin simpla schimbare a direcției curentului.