Tweetraps thermo-elektrische koelers

De tweetraps thermo-elektrische koelers van X-Meritan maken gebruik van een tweetraps seriestructuur waarbij de eerste thermo-elektrische trap een tussenliggende koelfase voor de tweede levert. Onder geschikte bedrijfsomstandigheden kan deze cascadeconfiguratie een groter temperatuurverschil bereiken dan een eentraps TEC.

De modules maken gebruik van solid-state thermo-elektrische elementen en gelijkstroom, zonder compressoren of andere bewegende mechanische onderdelen. Ze zijn geschikt voor plaatselijke temperatuurregeling waarbij een compacte constructie, weinig trillingen en gecontroleerde werking bij lage temperaturen vereist zijn.

Tweefasige structuur

Een tweetraps TEC bestaat uit twee thermo-elektrische trappen die zijn verbonden via een tussenliggende thermische interface:

Koude kant → Eerste fase → Tussenliggende interface → Tweede fase → Hete kant

De eerste fase verwijdert warmte uit het gecontroleerde gebied, terwijl de tweede fase warmte naar de warme kant overbrengt. De tweede trap verwerkt daarom de warmte die vanuit de eerste trap wordt overgedragen, evenals de elektrische invoer naar de module.

Het bereikbare temperatuurverschil hangt af van de thermische belasting, de temperatuur aan de warme kant, de bedrijfsstroom en de omstandigheden voor warmte-afwijzing.

Modulestructuur

Keramisch substraat

Keramische substraten van aluminiumoxide (Al₂O₃) zorgen voor elektrische isolatie en structurele ondersteuning voor de thermo-elektrische module en vormen tegelijkertijd de thermische oppervlakken tussen de thermo-elektrische elementen en het externe thermische systeem.

P-N thermo-elektrische elementen

Halfgeleiderelementen van het P-type en N-type vormen de thermo-elektrische kern en zorgen voor de elektrische en thermische conversie die nodig is voor koeling. X-Meritan maakt gebruik van op Bi₂Te₃ gebaseerde thermo-elektrische materialen voor temperatuurregelingstoepassingen bij omgevings- en lage temperaturen.

Tussenliggende thermische interface

De twee thermo-elektrische trappen zijn mechanisch en thermisch verbonden via een tusseninterface. Bij het ontwerpen van de volledige module moet rekening worden gehouden met de thermische en mechanische eigenschappen ervan.

Gelijkstroomaansluiting

De module werkt op een gelijkstroomvoedingsbron. De elektrische configuratie, voedingskabels en bedrijfsomstandigheden worden bepaald op basis van de modulestructuur en toepassingsvereisten.

Thermo-elektrisch materiaal

X-Meritan beschikt over capaciteiten op het gebied van de ontwikkeling van thermo-elektrische materialen, de productie, de productie van componenten, de assemblage en het testen. De TEC-componenten maken gebruik van geëxtrudeerde materialen op basis van Bi₂Te₃-Sb₂Te₃.

Bij het extrusieproces wordt plastische vervorming onder hoge druk toegepast om een ​​dichte, gestructureerde structuur te vormen. Dit ondersteunt daaropvolgende snij- en verdunningsprocessen en maakt de productie van kleine thermo-elektrische elementen mogelijk.

De uiteindelijke materiaalkwaliteit en elementafmetingen worden geselecteerd op basis van de modulestructuur en productievereisten.

Tweetraps versus eentraps TEC's

Een tweetrapsconfiguratie wordt over het algemeen overwogen wanneer het vereiste temperatuurverschil het praktische bereik van een eentrapsontwerp overschrijdt.

Toepassingen

Infrarood detectie

 Tweetraps thermo-elektrische koelers kunnen gelokaliseerde temperatuurregeling bieden voor infrarooddetectoren en gerelateerde detectiecomponenten waarbij een groter temperatuurverschil vereist is.

CCD-sensorkoeling

Voor op CCD gebaseerde beeldvormingssystemen kan thermo-elektrische koeling de sensor op een gecontroleerde bedrijfstemperatuur houden waarbij de thermische vereiste het praktische bereik van een eentrapsmodule overschrijdt.

Lucht- en ruimtevaart en satellietcommunicatie

De solid-state constructie van thermo-elektrische modules kan worden overwogen voor ruimtevaart- en satellietcommunicatieapparatuur waarbij de architectuur van de apparatuur, de beschikbare ruimte en de trillingsvereisten het gebruik van conventionele mechanische koelsystemen beperken.

Medische en laboratoriumapparatuur

Tweetraps thermo-elektrische technologie kan worden toegepast op biochemische analyseapparatuur en koude laboratoriumfasen die gecontroleerde lage temperaturen vereisen.

Testen van elektronische componenten

TEC-modules kunnen een gecontroleerde thermische omgeving bieden voor het testen van elektronische componenten en andere temperatuurgevoelige apparaten bij lage temperaturen.

Aangepaste ontwikkeling

X-Meritan ondersteunt op maat gemaakte thermo-elektrische modules op basis van klanttekeningen, monsters, afmetingen en toepassingsvereisten.

Een typisch ontwikkelingsproces is:

Behoeftebeoordeling → Structuurontwerp → Monsterproductie → Prestatie-evaluatie → Bevestiging → Productie

Voor nieuwe ontwerpen omvatten de belangrijkste technische inputs het doeltemperatuurbereik, de thermische belasting, de beschikbare installatieruimte, de stroomvoorzieningsomstandigheden en de methode voor het afstoten van warmte aan de warme kant.

Productie en kwaliteit

Het X-Meritan-team heeft meer dan 10 jaar ervaring op het gebied van thermisch beheer van halfgeleiders, met capaciteiten op het gebied van de ontwikkeling van thermo-elektrische materialen, de productie van componenten, assemblage en testen.

De productieapparatuur omvat soldeer-, reflow-, doseer-, snij-, seal-, uithardings- en printapparatuur, ondersteund door speciale assemblage- en testfaciliteiten.

Het kwaliteitsmanagementsysteem volgt ISO 9001:2015. RoHS- en REACH-nalevingsdocumentatie is beschikbaar voor toepasselijke producten en configuraties, waarbij specifieke documentatie wordt bevestigd volgens de meegeleverde module.

Selectie-informatie

Voor technische evaluatie en TEC-selectie is de volgende informatie nuttig:

Een producttekening, bestaande module of testgegevens kunnen ook worden aangeleverd wanneer de nieuwe module een bestaand ontwerp moet vervangen of matchen.

Veelgestelde vragen

Waarom een ​​tweetraps TEC gebruiken in plaats van een eentraps ontwerp?

Tweetraps thermo-elektrische koelers worden overwogen wanneer een eentrapsmodule niet in de vereiste koudezijdeomstandigheden kan voorzien onder de gespecificeerde thermische belasting en temperatuur aan de warme zijde.

Kan een tweetraps TEC onder 0°C werken?

Ja. Werking onder de 0°C is mogelijk wanneer het moduleontwerp, de warmtebelasting, de omstandigheden aan de warme kant en het regelsysteem geschikt zijn voor het vereiste temperatuurbereik.

Welke informatie is nodig om een ​​tweetraps TEC te selecteren?

De beoogde temperatuur aan de koude kant, de temperatuur aan de warme kant, de warmtebelasting, de beschikbare afmetingen, de voeding en de warmte-afwijzingsmethode behoren tot de belangrijkste parameters die voor de selectie worden gebruikt.

Kan X-Meritan tweetraps TEC-modules aanpassen?

Ja. X-Meritan kan modules ontwikkelen op basis van klanttekeningen, monsters, maatvereisten, elektrische omstandigheden en toepassingsvereisten.