Giới thiệu về Bộ làm mát nhiệt điện TEC cho Điốt Laser

TEC (Thermo Electric Cooler) là máy làm mát nhiệt điện hay còn gọi là máy làm mát nhiệt điện. Nó còn được gọi là chip làm lạnh TEC vì nó trông giống như một thiết bị chip.

Công nghệ làm lạnh nhiệt điện bán dẫn là công nghệ chuyển đổi năng lượng sử dụng hiệu ứng Peltier của vật liệu bán dẫn để đạt được khả năng làm lạnh hoặc sưởi ấm. Nó được sử dụng rộng rãi trong quang điện tử, công nghiệp điện tử, y sinh, thiết bị tiêu dùng và các lĩnh vực khác. Cái gọi là hiệu ứng Peltier đề cập đến hiện tượng khi dòng điện một chiều đi qua một cặp điện gồm hai vật liệu bán dẫn, một đầu sẽ hấp thụ nhiệt và đầu kia tỏa nhiệt ở cả hai đầu của cặp điện.

nguyên tắc làm việc:

Các thiết bị làm lạnh nhiệt điện thường bao gồm một số cặp nhiệt điện bán dẫn loại p và n được mắc nối tiếp. Khi nối nguồn điện một chiều, nhiệt độ ở một đầu của thiết bị làm mát nhiệt điện sẽ giảm, đồng thời nhiệt độ ở đầu kia sẽ tăng lên. Bằng cách sử dụng nhiều phương pháp truyền nhiệt khác nhau như bộ trao đổi nhiệt để liên tục tản nhiệt từ đầu nóng của thiết bị làm lạnh, đầu lạnh của thiết bị sẽ tiếp tục hấp thụ nhiệt từ môi trường làm việc. Điều đáng chú ý là hiện tượng này hoàn toàn có thể đảo ngược, chỉ cần thay đổi chiều dòng điện cũng có thể khiến nhiệt truyền theo chiều ngược lại. Do đó, cả chức năng làm mát và sưởi ấm có thể được thực hiện đồng thời trên một thiết bị làm lạnh nhiệt điện.

Bộ làm mát nhiệt điện TEC bao gồm cực P bán dẫn bên trong, cực N bán dẫn và kim loại dẫn điện, cũng như chất nền gốm để trao đổi nhiệt độ ở các lớp trên và dưới. Khả năng làm mát của một cặp làm lạnh nhiệt điện còn hạn chế và TEC thường bao gồm hàng chục đến hàng chục cặp làm lạnh. Chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh của một TEC có thể đạt tới 60 ~ 70 ° C và nhiệt độ đầu lạnh có thể đạt tới -20 ~ -10 ° C. Nếu bạn muốn đạt được chênh lệch nhiệt độ lớn hơn và nhiệt độ đầu lạnh thấp hơn, bạn có thể xếp chồng nhiều TEC. TEC có nhiều hình dạng khác nhau hiện có trên thị trường tùy thuộc vào tình huống và phương pháp sử dụng.

Phân loại:

TEC có nhiều loại sản phẩm làm lạnh nhiệt điện, bao gồm thiết bị làm lạnh nhiệt điện một cấp, thiết bị làm lạnh nhiệt điện nhiều tầng, thiết bị làm lạnh nhiệt điện vi mô, thiết bị làm lạnh nhiệt điện hình khuyên và các loại khác.

1. Dòng một giai đoạn: Theo các quy trình sản xuất khác nhau, nó được chia thành dòng thông thường, dòng công suất cao, dòng nhiệt độ cao và dòng sản phẩm có thể tái chế. Các sản phẩm dòng một giai đoạn là các sản phẩm tiêu chuẩn của TEC, có hiệu suất cao hơn, độ tin cậy cao hơn và đa dạng hơn. Có nhiều loại công suất làm mát, hình học và công suất đầu vào, chúng chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp, thiết bị thí nghiệm, y tế, quân sự và các lĩnh vực khác.

2. Dòng nhiều giai đoạn: Chủ yếu được sử dụng ở những khu vực có chênh lệch nhiệt độ lớn hoặc yêu cầu nhiệt độ thấp. Loại TEC này có công suất làm lạnh nhỏ và phù hợp cho những trường hợp cần công suất làm lạnh vừa và nhỏ và chênh lệch nhiệt độ lớn. Thường được sử dụng trong các lĩnh vực phát hiện hồng ngoại, CCD và quang điện. Việc thiết kế các phương pháp xếp chồng khác nhau có thể đáp ứng nhu cầu làm lạnh sâu. Loại tủ lạnh này có thể đạt được chênh lệch nhiệt độ lớn hơn so với TEC một tầng.

3. Dòng Micro: Được thiết kế và phát triển để đáp ứng môi trường không gian nhỏ và nhiệt độ cao. Sản phẩm được phát triển bằng cách sử dụng quy trình sản xuất tiên tiến của vật liệu nhiệt điện hiệu suất cao. Sản phẩm thường được sử dụng trong máy phát laser, máy thu quang, máy bơm laser và các sản phẩm khác trong ngành truyền thông quang học.

4. Dòng vòng: Thích hợp cho các ứng dụng có công suất làm mát trung bình. Dòng sản phẩm này có một lỗ tròn ở giữa mặt gốm nóng và mặt lạnh để chứa các phần nhô ra cho đầu dò quang học, cơ khí hoặc đầu dò nhiệt độ. Thường được sử dụng trong công nghiệp, thiết bị điện, phòng thí nghiệm và thiết bị quang điện tử và các lĩnh vực khác

So với các phương pháp làm lạnh cơ học truyền thống, công nghệ làm lạnh nhiệt điện không cần bất kỳ chất làm lạnh nào và là phương pháp làm lạnh thể rắn thân thiện với môi trường. Nó có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, không rung, không ồn, kiểm soát nhiệt độ chính xác, độ tin cậy cao và có thể làm việc ở mọi góc độ, công nghệ nhiệt điện là một trong những giải pháp kỹ thuật quan trọng ngay cả trong một số lĩnh vực ứng dụng.

Làm mát chủ động: Làm mát bằng nhiệt điện là phương pháp làm mát chủ động có thể làm mát các vật thể dưới nhiệt độ môi trường, điều này không thể làm được với các bộ tản nhiệt thông thường. Bằng cách sử dụng bộ làm mát nhiệt điện nhiều giai đoạn trong môi trường chân không, thậm chí có thể đạt được nhiệt độ thấp hơn, xuống tới -100°C.

Làm lạnh điểm-điểm: Làm lạnh nhiệt điện có cấu trúc nhỏ gọn và có thể đạt được khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác trong một không gian hoặc phạm vi nhỏ, thậm chí có thể đạt được khả năng làm lạnh điểm-điểm, điều mà các phương pháp làm lạnh khác không thể đạt được.

Độ tin cậy cao: Máy làm lạnh nhiệt điện không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào, có độ tin cậy cao và có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần bảo trì. Nó phù hợp cho các hệ thống không dễ tháo rời sau khi lắp đặt hoặc yêu cầu tuổi thọ lâu dài.

Kiểm soát nhiệt độ chính xác: Máy làm lạnh nhiệt điện là nguồn điện một chiều, công suất làm lạnh dễ điều chỉnh. Bằng cách điều chỉnh dòng điện đầu vào, có thể đạt được khả năng kiểm soát chính xác công suất làm mát và nhiệt độ, đạt được độ ổn định kiểm soát nhiệt độ tốt hơn 0,01°C.

Làm mát/sưởi ấm: Công nghệ nhiệt điện có cả chức năng làm mát và sưởi ấm. Cùng một hệ thống có thể đạt được cả hai chế độ làm mát và sưởi ấm chỉ bằng cách thay đổi hướng của dòng điện.