Kaksivaiheiset lämpösähköiset jäähdyttimet

X-Meritanin kaksivaiheisissa lämpösähköisissä jäähdyttimissä käytetään kaksivaiheista sarjarakennetta, jossa ensimmäinen lämpösähköinen vaihe tarjoaa välijäähdytysvaiheen toiselle. Sopivissa käyttöolosuhteissa tällä kaskadikonfiguraatiolla voidaan saavuttaa suurempi lämpötilaero kuin yksivaiheisella TEC:llä.

Moduulit käyttävät puolijohdetermosähköisiä elementtejä ja tasavirtaa ilman kompressoreja tai muita liikkuvia mekaanisia osia. Ne soveltuvat paikalliseen lämpötilan säätöön, jossa vaaditaan kompaktia rakennetta, alhaista tärinää ja hallittua matalan lämpötilan käyttöä.

Kaksivaiheinen rakenne

Kaksivaiheinen TEC koostuu kahdesta lämpösähköisestä porrasta, jotka on yhdistetty lämpörajapinnan kautta:

Kylmä puoli → Ensimmäinen vaihe → Välirajapinta → Toinen vaihe → Kuuma puoli

Ensimmäinen vaihe poistaa lämpöä valvotulta alueelta, kun taas toinen vaihe siirtää lämpöä kuumalle puolelle. Toinen vaihe käsittelee siten ensimmäisestä vaiheesta siirretyn lämmön sekä moduuliin tulevan sähkön.

Saavutettavissa oleva lämpötilaero riippuu lämpökuormasta, kuuman puolen lämpötilasta, käyttövirrasta ja lämmön hylkäysolosuhteista.

Moduulin rakenne

Keraaminen alusta

Alumiinioksidi (Al2O3) -keraamiset substraatit tarjoavat sähköeristyksen ja rakenteellisen tuen lämpösähköiselle moduulille samalla kun ne muodostavat lämpöpinnat lämpösähköisten elementtien ja ulkoisen lämpöjärjestelmän välille.

P-N lämpösähköiset elementit

P-tyypin ja N-tyypin puolijohdeelementit muodostavat lämpösähköisen ytimen ja tarjoavat jäähdytykseen tarvittavan sähkö- ja lämpömuunnoksen. X-Meritan käyttää Bi2Te3-pohjaisia ​​lämpösähköisiä materiaaleja ympäristön ja matalan lämpötilan lämpötilansäätösovelluksiin.

Keskitason lämpöliitäntä

Kaksi lämpösähköistä vaihetta on yhdistetty mekaanisesti ja termisesti väliliitännän kautta. Sen lämpö- ja mekaaniset ominaisuudet on otettava huomioon koko moduulia suunniteltaessa.

DC-virtaliitäntä

Moduuli toimii tasavirtalähteestä. Sähkökokoonpano, virtajohdot ja käyttöolosuhteet määräytyvät moduulirakenteen ja sovellusvaatimusten mukaan.

Lämpösähköinen materiaali

X-Meritanilla on valmiuksia lämpösähköisten materiaalien kehittämiseen, tuotantoon, komponenttien valmistukseen, kokoonpanoon ja testaukseen. Sen TEC-komponentit käyttävät suulakepuristettuja Bi₂Te3-Sb2Te3 -pohjaisia ​​materiaaleja.

Suulakepuristusprosessissa käytetään korkeapaineista plastista muodonmuutosta tiheän, teksturoidun rakenteen muodostamiseksi. Tämä tukee myöhempiä leikkaus- ja ohennusprosesseja ja mahdollistaa pienten lämpösähköisten elementtien tuotannon.

Lopullinen materiaalilaatu ja elementin mitat valitaan moduulirakenteen ja valmistusvaatimusten mukaan.

Kaksivaiheiset vs. yksivaiheiset TEC:t

Kaksivaiheista konfiguraatiota harkitaan yleensä, kun vaadittu lämpötilaero ylittää yksivaiheisen suunnittelun käytännöllisen alueen.

Sovellukset

Infrapunatunnistus

 Kaksivaiheiset lämpösähköiset jäähdyttimet voivat tarjota paikallisen lämpötilan säädön infrapunailmaisimille ja niihin liittyville anturikomponenteille, kun tarvitaan suurempaa lämpötilaeroa.

CCD-anturin jäähdytys

CCD-pohjaisissa kuvantamisjärjestelmissä lämpösähköinen jäähdytys voi pitää anturin säädellyssä käyttölämpötilassa, jossa lämmöntarve ylittää yksivaiheisen moduulin käytännöllisen alueen.

Ilmailu- ja satelliittiviestintä

Termosähköisten moduulien solid-state-rakennetta voidaan harkita ilmailu- ja satelliittiviestintälaitteissa, joissa laitearkkitehtuuri, käytettävissä oleva tila ja tärinävaatimukset rajoittavat perinteisten mekaanisten jäähdytysjärjestelmien käyttöä.

Lääketieteelliset ja laboratoriolaitteet

Kaksivaiheista lämpösähkötekniikkaa voidaan soveltaa biokemiallisiin analyysilaitteisiin ja laboratorion kylmävaiheisiin, jotka vaativat kontrolloituja matalalämpöisiä olosuhteita.

Elektronisten komponenttien testaus

TEC-moduulit voivat tarjota hallitun lämpöympäristön elektronisten komponenttien ja muiden lämpötilaherkkien laitteiden alhaisen lämpötilan ominaisuuksien testaamiseen.

Mukautettu kehitys

X-Meritan tukee räätälöityjä lämpösähkömoduuleja asiakkaiden piirustusten, näytteiden, mittojen ja sovellusvaatimusten perusteella.

Tyypillinen kehitysprosessi on:

Vaatimusten tarkistus → Rakennesuunnittelu → Esimerkkituotanto → Suorituskyvyn arviointi → Vahvistus → Tuotanto

Uusissa malleissa tärkeimpiä suunnittelusyötteitä ovat tavoitelämpötila-alue, lämpökuormitus, käytettävissä oleva asennustila, tehoolosuhteet ja kuuman puolen lämmönpoistomenetelmä.

Tuotanto ja laatu

X-Meritan-tiimillä on yli 10 vuoden kokemus puolijohteiden lämmönhallinnasta, ja sen ominaisuudet kattavat lämpösähköisten materiaalien kehittämisen, komponenttien valmistuksen, kokoonpanon ja testauksen.

Tuotantolaitteet sisältävät juotos-, sulatus-, annostelu-, leikkaus-, sulkemis-, kovetus- ja tulostuslaitteet, joita tukevat erityiset kokoonpano- ja testauslaitteet.

Laadunhallintajärjestelmä noudattaa ISO 9001:2015 -standardia. RoHS- ja REACH-yhteensopivuusasiakirjat ovat saatavilla soveltuville tuotteille ja kokoonpanoille, ja erityiset asiakirjat vahvistetaan toimitetun moduulin mukaisesti.

Valintatiedot

Teknisen arvioinnin ja TEC-valinnan kannalta seuraavat tiedot ovat hyödyllisiä:

Tuotepiirros, olemassa oleva moduuli tai testitiedot voidaan myös toimittaa, kun uusi moduuli on korvattava tai sovitettava olemassa olevaan malliin.

FAQ

Miksi käyttää kaksivaiheista TEC:tä yksivaiheisen suunnittelun sijaan?

Kaksivaiheisia lämpösähköisiä jäähdyttimiä harkitaan, kun yksivaiheinen moduuli ei pysty tarjoamaan vaadittua kylmäpuolen tilaa määritetyllä lämpökuormalla ja kuuman puolen lämpötilalla.

Voiko kaksivaiheinen TEC toimia alle 0 °C:ssa?

Kyllä. Aliympäristön käyttö alle 0 °C:ssa on mahdollista, kun moduulin rakenne, lämpökuorma, kuuman puolen olosuhteet ja ohjausjärjestelmä sopivat vaaditulle lämpötila-alueelle.

Mitä tietoja tarvitaan kaksivaiheisen TEC:n valitsemiseen?

Kylmän puolen tavoitelämpötila, kuuman puolen lämpötila, lämpökuorma, käytettävissä olevat mitat, teholähde ja lämmönpoistomenetelmä ovat tärkeimpiä valinnassa käytettyjä parametreja.

Voiko X-Meritan mukauttaa kaksivaiheisia TEC-moduuleja?

Kyllä. X-Meritan voi kehittää moduuleja asiakkaan piirustusten, näytteiden, mittavaatimusten, sähköolosuhteiden ja sovellusvaatimusten mukaan.