Introduzione al dispositivo di raffreddamento termoelettrico TEC per diodi laser

TEC (Thermo Electric Cooler) è un dispositivo di raffreddamento termoelettrico o dispositivo di raffreddamento termoelettrico. È anche chiamato chip di refrigerazione TEC perché sembra un dispositivo a chip.

La tecnologia di refrigerazione termoelettrica a semiconduttore è una tecnologia di conversione dell'energia che utilizza l'effetto Peltier dei materiali semiconduttori per ottenere refrigerazione o riscaldamento. È ampiamente utilizzato nell'optoelettronica, nell'industria elettronica, nella biomedicina, negli elettrodomestici e in altri campi. Il cosiddetto effetto Peltier si riferisce al fenomeno per cui quando una corrente continua passa attraverso una coppia galvanica composta da due materiali semiconduttori, un'estremità assorbe calore e l'altra estremità rilascia calore ad entrambe le estremità della coppia galvanica.

principio di funzionamento:

I dispositivi di refrigerazione termoelettrica sono solitamente composti da diverse coppie di termocoppie a semiconduttore di tipo p e n collegate in serie. Quando è collegata un'alimentazione CC, la temperatura di un'estremità del dispositivo di raffreddamento termoelettrico diminuirà, mentre contemporaneamente aumenterà la temperatura dell'altra estremità. Utilizzando vari metodi di trasferimento del calore come gli scambiatori di calore per dissipare continuamente il calore dall'estremità calda del dispositivo di refrigerazione, l'estremità fredda del dispositivo continuerà ad assorbire calore dall'ambiente di lavoro. Vale la pena notare che questo fenomeno è completamente reversibile, semplicemente cambiando la direzione della corrente si può far sì che il calore venga trasferito nella direzione opposta. Pertanto, sia le funzioni di raffreddamento che quelle di riscaldamento possono essere ottenute contemporaneamente su un dispositivo di refrigerazione termoelettrico.

Il dispositivo di raffreddamento termoelettrico TEC è composto da un polo P semiconduttore interno, un polo N semiconduttore e un metallo conduttivo, nonché un substrato ceramico per lo scambio di temperatura sugli strati superiore e inferiore. La capacità di raffreddamento di una singola coppia di refrigerazione termoelettrica è limitata e TEC è generalmente composta da una dozzina a dozzine di coppie di refrigerazione. La differenza di temperatura tra le estremità calde e fredde di un singolo TEC può raggiungere i 60~70°C, mentre la temperatura dell'estremità fredda può raggiungere i -20~-10°C. Se si desidera ottenere una differenza di temperatura maggiore e una temperatura della parte fredda inferiore, è possibile impilare più TEC. Sul mercato sono disponibili TEC di varie forme a seconda degli scenari e dei metodi di utilizzo.

Classificazione:

TEC dispone di un'ampia gamma di prodotti di refrigerazione termoelettrica, compresi dispositivi di refrigerazione termoelettrica monostadio, dispositivi di refrigerazione termoelettrica multistadio, dispositivi di refrigerazione termoelettrica micro, dispositivi di refrigerazione termoelettrica anulari e altri tipi.

1. Serie a stadio singolo: in base ai diversi processi di produzione, è divisa in serie convenzionali, serie ad alta potenza, serie ad alta temperatura e prodotti in serie riciclabili. I prodotti della serie a stadio singolo sono prodotti TEC standard, che hanno prestazioni più elevate, maggiore affidabilità e una varietà di Disponibili in un'ampia gamma di capacità di raffreddamento, geometria e potenza in ingresso, sono utilizzati principalmente in apparecchiature industriali, di laboratorio, mediche, militari e altri campi.

2. Serie multistadio: utilizzata principalmente in aree con grandi differenze di temperatura o requisiti di bassa temperatura. Questo tipo di TEC ha una potenza di raffreddamento ridotta ed è adatto per occasioni che richiedono una potenza di refrigerazione piccola e media e grandi differenze di temperatura. Tipicamente utilizzato nei campi di rilevamento IR, CCD e fotoelettrici. La progettazione di diversi metodi di impilamento può soddisfare le esigenze di refrigerazione profonda. Questo tipo di frigorifero può raggiungere una differenza di temperatura maggiore rispetto a un TEC a stadio singolo.

3. Serie Micro: progettata e sviluppata per soddisfare le alte temperature e gli ambienti con spazi ridotti. Prodotti sviluppati utilizzando processi produttivi avanzati di materiali termoelettrici ad alte prestazioni. Prodotti tipicamente utilizzati in trasmettitori laser, ricevitori ottici, laser a pompa e altri prodotti nel settore delle comunicazioni ottiche.

4. Serie ad anello: adatta per applicazioni con potenza di raffreddamento media. Questa serie di prodotti presenta un foro circolare al centro della ceramica dei lati caldo e freddo per accogliere sporgenze per fissaggi ottici, meccanici o sonde di temperatura. Tipicamente utilizzato in apparecchiature industriali, elettriche, di laboratorio e optoelettroniche e in altri campi

Rispetto ai tradizionali metodi di refrigerazione meccanica, la tecnologia di refrigerazione termoelettrica non richiede alcun refrigerante ed è un metodo di refrigerazione a stato solido rispettoso dell'ambiente. Ha dimensioni ridotte, peso leggero, assenza di vibrazioni, assenza di rumore, controllo preciso della temperatura, elevata affidabilità e può essere Con vantaggi come lavorare con qualsiasi angolazione, la tecnologia termoelettrica è una delle soluzioni tecniche importanti anche in determinati campi di applicazione.

Raffreddamento attivo: il raffreddamento termoelettrico è un metodo di raffreddamento attivo in grado di raffreddare oggetti al di sotto della temperatura ambiente, cosa impossibile con i normali radiatori. Utilizzando raffreddatori termoelettrici multistadio in un ambiente sotto vuoto, è possibile raggiungere temperature anche più basse, fino a -100°C.

Refrigerazione punto a punto: la refrigerazione termoelettrica ha una struttura compatta e può ottenere un controllo preciso della temperatura in uno spazio o in un intervallo ristretto e può persino ottenere una refrigerazione punto a punto, che non può essere ottenuta con altri metodi di refrigerazione.

Elevata affidabilità: la refrigerazione termoelettrica non ha parti mobili, ha un'elevata affidabilità e può funzionare a lungo senza manutenzione. È adatto per sistemi che non sono facili da smontare dopo l'installazione o che richiedono una lunga durata.

Controllo preciso della temperatura: la refrigerazione termoelettrica è un alimentatore CC e la capacità di raffreddamento è facile da regolare. Regolando la corrente di ingresso, è possibile ottenere un controllo preciso della capacità di raffreddamento e della temperatura, ottenendo una stabilità del controllo della temperatura migliore di 0,01°C.

Raffreddamento/riscaldamento: la tecnologia termoelettrica ha funzioni sia di raffreddamento che di riscaldamento. Lo stesso sistema può raggiungere sia la modalità di raffreddamento che quella di riscaldamento semplicemente cambiando la direzione della corrente.