TEC及其應(yīng)用簡(jiǎn)介

什么是TEC

TEC即半導(dǎo)體致冷器，是英文Thermo Electric Cooler的縮寫(xiě)。它是利用半導(dǎo)體材料的珀?duì)柼≒eliter）效應(yīng)制成的。所謂珀?duì)柼?yīng)，是指當(dāng)直流電流通過(guò)兩種半導(dǎo)體材料組成的電偶時(shí)，在電偶的兩端即可出現(xiàn)一端吸收熱量，一端放出熱量的現(xiàn)象。所以TEC也被叫做熱電制冷器。

TEC的工作原理

TEC的最小單元是由一對(duì)（組）N型和P型半導(dǎo)體加連接電極（燒結(jié)點(diǎn)）組成，連接電極形成冷端和熱端（見(jiàn)圖1）。在外加電場(chǎng)作用下，電流能夠?qū)⒃诎雽?dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量從TEC的一端帶到另外一端，在TEC上產(chǎn)生″熱″側(cè)和″冷″側(cè)。而當(dāng)電流方向翻轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致TEC冷熱端面切換（見(jiàn)圖2）。這就是TEC的加熱與致冷原理。

圖1

圖2

TEC的結(jié)構(gòu)組成

TEC熱電制冷器的組成包括內(nèi)部半導(dǎo)體P極、半導(dǎo)體N極和導(dǎo)電金屬，以及頂層底層溫度交換用的陶瓷基板所組成。單個(gè)熱電制冷對(duì)的制冷能力有限，TEC一般有十幾到幾十個(gè)制冷對(duì)組合而成（見(jiàn)圖3）。通過(guò)控制電流方向，TEC既可以制冷又可以制熱，實(shí)現(xiàn)優(yōu)于0.1℃的溫度控制穩(wěn)定性。

TEC的特點(diǎn)

TEC具有無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)需制冷劑、體積小、重量輕等特點(diǎn)，工作可靠，操作方便，制冷制熱快，調(diào)節(jié)方便，溫度控制精確。但是，它的制冷系數(shù)相對(duì)較小，功耗相對(duì)較大，因此主要用于冷耗小，占地面積小的場(chǎng)合，例如電子設(shè)備和無(wú)線電通信設(shè)備中某些組件的冷卻。

光器件內(nèi)部用小型TEC的特點(diǎn)

1、小尺寸：光器件中的TEC尺寸都很小，其中熱電對(duì)的3邊尺寸都要小于0.5mm。

2、高制冷效率：制冷量與輸入TEC總功率的比值是制冷效率。制冷效率越高，抽走相同熱量所消耗的TEC功耗也就越少，光器件功耗也就越小。

高可靠性：帶TEC的光器件都是很昂貴的，很多用在傳輸網(wǎng)，要求電信級(jí)可靠性。

現(xiàn)光器件使用的TEC多數(shù)還要從日本、美國(guó)和俄羅斯進(jìn)口。

小型半導(dǎo)體制冷片TEC的技術(shù)參數(shù)：

1、電流：小型半導(dǎo)體制冷片TEC的電流可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)整，通常在幾毫安到幾百毫安之間。

2、電壓：小型半導(dǎo)體制冷片TEC的電壓根據(jù)不同的材料和應(yīng)用場(chǎng)景有所不同，通常在幾伏到幾十伏之間。

3、熱導(dǎo)率：小型半導(dǎo)體制冷片TEC的熱導(dǎo)率是衡量其制冷效果的重要參數(shù)，通常在幾瓦到幾十瓦之間。

4、最大溫差：小型半導(dǎo)體制冷片TEC的最大溫差是衡量其制冷能力的指標(biāo)，通常在幾攝氏度到幾十?dāng)z氏度之間。

5、工作溫度范圍：小型半導(dǎo)體制冷片TEC的工作溫度范圍是衡量其適應(yīng)環(huán)境能力的指標(biāo)，通常在負(fù)幾十?dāng)z氏度到正幾百攝氏度之間。

SOA為什么要用TEC控溫

1、溫度變化會(huì)引起SOA芯片中心波長(zhǎng)的漂移。溫度越高，中心波長(zhǎng)會(huì)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。

2、溫度變化會(huì)引起SOA芯片增益譜的變化。溫度越高，輸出光功率會(huì)減小。

3、溫度變化還會(huì)引起SOA熱噪聲的起伏。溫度越高，熱噪聲越大。

4、高溫還會(huì)影響SOA芯片的壽命。高溫會(huì)加速SOA芯片的老化，老化會(huì)造成SOA輸出光功率的降低。

審核編輯 黃宇