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熱電冷卻已迅速成為許多類型電子設(shè)備的實(shí)用命題。如今市場(chǎng)上的設(shè)備緊湊、高效，并且先進(jìn)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，克服了過去限制此類設(shè)備機(jī)會(huì)的傳統(tǒng)可靠性挑戰(zhàn)。

將激光二極管或圖像傳感器等電子元件保持在穩(wěn)定的溫度對(duì)于確保高功率激光器、實(shí)驗(yàn)室參考、光譜儀或夜視系統(tǒng)等儀器正常運(yùn)行至關(guān)重要。在某些情況下，可能需要冷卻至低于環(huán)境溫度。簡(jiǎn)單的被動(dòng)冷卻，結(jié)合使用散熱器和強(qiáng)制空氣，可能難以滿足這些需求中的任何一個(gè)。因此，對(duì)熱負(fù)荷變化的響應(yīng)可能緩慢且不精確，并且冷卻依賴于熱源溫度高于環(huán)境溫度的熱梯度。

作為常用被動(dòng)冷卻技術(shù)的替代方案，熱電冷卻可以提供許多優(yōu)勢(shì)。其中包括精確的溫度控制和更快的響應(yīng)、無風(fēng)扇運(yùn)行的機(jī)會(huì)（取決于散熱器性能）、降低噪音、節(jié)省空間、降低功耗以及將組件冷卻至低于環(huán)境溫度的能力。下面帶你了解制冷片氧化鋁陶瓷基板之間熱電冷卻器中工作原理。

（熱電冷卻器的工作原理）

典型的熱電（TE）模塊由夾在多對(duì)或“對(duì)”銻化鉍裸片的兩個(gè)陶瓷基板組成。（成對(duì)的）管芯在陶瓷之間電串聯(lián)，熱并聯(lián)。其中一種陶瓷是“熱面”，另一種是“冷面”。

氧化鋁陶瓷基板通常用于制造TE模塊。它們是脊?fàn)畹?、?dǎo)熱的和優(yōu)良的電絕緣體。除了提供堅(jiān)固的基礎(chǔ)外，陶瓷還使模塊內(nèi)的電氣元件與模塊熱側(cè)的散熱器和冷側(cè)被冷卻的物體絕緣。

導(dǎo)電材料的焊盤，通常是銅，剛好大到足以容納模塊中的許多“對(duì)”管芯中的每一個(gè)，貼在陶瓷的內(nèi)表面上。P型和N型管芯中的每一個(gè)都與每個(gè)焊盤電連接。兩個(gè)陶瓷上的焊盤布局各不相同，以創(chuàng)建一個(gè)帶有骰子的電路，該電路曲折穿過模塊。通常，所有管芯都焊接到位，以增強(qiáng)電氣連接并將模塊固定在一起。大多數(shù)模塊具有偶數(shù)個(gè)P型和N型管芯，每個(gè)管芯共享一個(gè)電氣互連，稱為“一對(duì)”。上述模塊將被描述為11對(duì)模塊。

雖然P型和N型材料都是鉍和碲的合金，但它們?cè)谙嗤瑴囟认戮哂胁煌淖杂呻娮用芏取?span style="font-size: 16px; font-family: Calibri; ">P型骰子由電子不足的材料組成，而N型則由電子過剩的材料組成。當(dāng)電流（安培數(shù)）在模塊中上下流動(dòng)時(shí)，它試圖在材料中建立新的平衡。電流將P型材料視為需要冷卻的熱結(jié)，將N型材料視為需要加熱的冷結(jié)，由于材料實(shí)際上處于相同的溫度，結(jié)果是熱端變的更熱，而冷端變得更冷。電流的方向?qū)Q定一個(gè)特定的芯片是冷卻還是加熱。簡(jiǎn)而言之，顛倒極性將切換冷熱面。

模塊的導(dǎo)線連接到熱端陶瓷上的（銅）焊盤上。如果模塊是密封的，您可以在不通電的情況下確定熱端。將模塊放在平坦的表面上，用正極引線將引線指向您，通常在右側(cè)的紅線絕緣中。底面將是熱面。

材料研究人員正在研究使用其他材料來提高熱電模塊的效率，但碲化鉍仍然是用于環(huán)境溫度應(yīng)用的冷卻模塊的最經(jīng)濟(jì)的材料。然而，在低溫（大約負(fù) 110 攝氏度）下，這種材料不再成為半導(dǎo)體，性能會(huì)嚴(yán)重下降。通常，模塊可以運(yùn)行的最高溫度比其組裝中使用的焊料的熔點(diǎn)低約 30 °C，通常為 +150 或 200 °C（302 或 392 °F）。

（氮化鋁陶瓷基板）

TM 127-1.4-8.5是我們?cè)诖蠖鄶?shù)熱電模塊發(fā)電 (TEG) 應(yīng)用中最受歡迎的選擇，溫度高達(dá) 200 °C (392 °F)。

一些用于發(fā)電應(yīng)用的基于碲化鉍的模塊是用高熔點(diǎn)焊料或完全不用焊料制造的。其中一些可在高達(dá) +400 °C 的溫度下使用。