【导读】珀耳帖（Peltier）?？槭且恢窒嗟背錾睦淙唇饩龇桨?，非常适合高密度、大功率医疗和工业应用，以及不能选择强制空气冷却的制冷和密封环境。本文将为您介绍珀耳帖?？榈墓δ芴匦裕约坝蒀UI Devices所提供的珀耳帖?？榈牟诽厣胗攀?。
运用珀耳帖效应提供更佳的冷却能力
珀耳帖?？?，也称为热电冷却器（thermoelectric coolers, TEC）或热电模块（thermoelectric modules, TEM），是一种固态器件，不包含移动部件，在通电时会传递热量，可在很宽的温度范围内运行。其理论基础是来自珀耳帖效应（Peltier effect），这个现象由法国物理学家Jean Peltier在1834年所发现。
珀耳帖?？榈慕峁褂烧翰粼拥陌氲继宀牧峡帕Ｗ槌桑欠胖迷诹礁龅缇档既鹊奶沾砂逯?。金属的导电图案镀在每个陶瓷板的内表面上，并且半导体小球被焊接到导电图案上。这种模块配置将所有半导体芯片电气串联和机械并联。串联的电气连接实现了所需的热效应，而并联机械配置使热量被其中一个陶瓷板（冷侧）吸收，并由另一个陶瓷板（热侧）释放。
典型的珀耳帖?？槌＜墓收显?/p>
珀耳帖?？樽畛＜墓收锨榭鍪前氲继逍酒蛳喙睾傅愕幕刀狭?，这些断裂最初不会完全通过芯片或焊点传播，并且可以通过器件串联电阻的上升来检测。珀耳帖?？榈缱璧纳仙岬贾缕湔?“效率” 降低，但如果断裂完全传播到半导体芯片或焊点上，则可能会发生完全故障。
典型的珀耳帖模块应用包括将要冷却的物体放置在?？榈睦浒迳?，并将散热器放在热侧。如果散热器和要被冷却的物体粘附在陶瓷板上，而没有任何其他机械结构来支撑冷却的物体和散热器，则很可能发生机械故障。仅使用珀耳帖器件来支撑物体或散热器，可能会在?？樯喜洗蟮募羟谢蚶煸睾?。珀耳帖?？槲薹ǔ惺苌⑷绕骱屠浒逯涞拇笳帕蚣羟辛Γ⑶胰绻龅焦蟮恼庑┝赡芑岬贾缕屏?。
在大多数应用中，散热器和要被冷却的物体夹在一起，中间则有珀耳帖?？椤Ｊ褂谜庵只蹬渲檬且蛭甓？榭梢猿惺芾醋约芯叩拇笱顾趿?，而夹具则吸收物体和散热器之间产生的任何剪切或拉伸应力。
尽管珀耳帖?？榭梢猿惺芙洗蟮难顾踉睾桑⑷绕鸵焕淙吹奈锾灞匦朐阽甓？樯鲜┮跃鹊募薪袅Γ痪鹊募薪袅嵩谔沾砂逯洳ぞ睾脱顾趿?，从而导致机械故障。在珀尔帖?？樯喜顾跫薪袅Φ幕翟际匦胄⌒那揖鹊赜τ?，这样做将最大限度地减少施加在珀耳帖?？樯系呐ぞ赜αΓ⒆畲笙薅鹊丶跎偎鸹档目赡苄?。
此外，用于构建珀耳帖?？榈奶沾砂搴桶氲继蹇帕＞哂邢喙氐娜扰蛘拖凳╟oefficients of thermal expansion, CTE）。陶瓷和半导体CTE的不匹配会导致机械应力，当?？楸患尤然蚶淙词保赡芑嵩诎氲继逍酒秃傅阒幸⒍狭?。除了珀耳帖?？榈木晕露缺浠?，器件上的热梯度和其温度的快速变化率也会由于CTE引起机械应力。在极端温度、大温度梯度和高温转换速率下运行都会产生增加的机械应力，从而导致器件故障。
另一方面，珀耳帖?？橹械陌氲继逍酒?、焊点和金属化传导路径可能会受到外部污染，这也可能导致故障。将污染暴露降至最低的常见解决方案，是在两个陶瓷板之间的模块周边周围涂上密封胶珠。由于材料的机械柔顺性，硅橡胶是一种常见的密封剂，但在恶劣的操作环境中，硅橡胶可能无法有效地用作蒸汽屏障。环氧树脂可用作存在高蒸气浓度的周边密封剂，然而，环氧树脂通常不像硅橡胶那样具有机械柔顺性。
采用arcTEC?结构的珀耳帖?？橛涤懈驯硐?/p>
如上所述，机械应力会导致珀耳帖?？榈暮傅愫桶氲继逍酒鱿至盐?。CUI Devices研发出采用arcTEC?结构的珀耳帖?？橄盗?，由于其独特的结构可以抵抗热疲劳的影响，从而提高了模块的性能、可靠性和循环寿命。
CUI Devices采用arcTEC?结构的珀耳帖?？橄盗?，首先用导电树脂替换?？槔洳嗟暮傅恪Ｕ庵质髦群噶细呋等崴承?，可允许在珀耳帖模块操作的重复热循环期间发生热膨胀和收缩，因此有助于最大限度地减少传统珀耳帖模块结构中发生的应力和断裂，从而实现更好的热连接、卓越的机械粘合，并且性能不会随着时间的推移而明显下降。
在arcTEC结构中的其余焊点则由高温锑焊料（SbSn，235°C）制成，而不是更常见的低温铋焊料（BiSn，138°C）。锑焊料比铋焊料更能承受机械应力，具有出色的抗热疲劳性和更好的剪切强度，这有助于提高珀耳帖?？榈目煽啃?。CUI Devices的珀耳帖?？榛古溆泄柘鸾悍莱辈悖栽黾悠浠岛瞎嫘?，并可根据要求提供其他防潮层，例如环氧树脂。
arcTEC结构内的导热树脂和锑焊点的综合作用，对珀耳帖模块的可靠性和使用寿命产生了巨大影响。珀耳帖?？榈脑て谑倜虢雍系闹柿恐苯酉喙兀饕氖г蚴悄？槟诘慕雍戏⑸绕＠停佣贾履？槟诘牡缱柙黾印Ｓ捎谠谥馗吹娜妊饭讨蟹⑸哪谟α?，这种效应更加复杂。使用arcTEC结构构建的珀耳帖?？樵诔?0,000次热循环时的电阻变化几乎可以忽略不计，拥有绝佳的效能表现。
除了卓越的可靠性和?？槭倜?，采用arcTEC结构构建的珀耳帖?？榛固峁┰銮康娜刃阅?。这些珀耳帖模块集成了由优质硅锭制成的P/N组件，其尺寸是市场上其他热电?？槭褂玫淖榧?.7倍。这会对热性能产生重大影响，因为更大的组件会导致更快、更均匀的冷却。对于采用arcTEC结构构建的单元，以红外检测显示陶瓷基板表面的温度分布均匀。
相比之下，传统装置表现出多种温度变化，表明冷却性能下降和使用寿命缩短的风险更高。这些温度变化可能是由较差的P/N组件质量、较小的组件尺寸或模块内的焊接质量差引起的。使用较大P/N组件的?？橐愿斓乃俣壤淙床⑶也换峤档托阅?。在现场测试中，采用arcTEC结构的?？橛刖赫？橄啾龋淙词奔涮岣吡?0%以上。这种显着差异可归因于P/N组件的尺寸和质量，以及arcTEC结构提供的更高可靠性。随着热循环次数的增加和传统?？榈牡缱璞浠绦龀ぃ庵植罹嗷崂┐?。
多样化珀耳帖?？橄盗胁仿悴煌τ眯枨?/p>
CUI Devices的高性能珀耳帖模块系列产品包含有单级珀耳帖?？椋渚哂薪舸?、轻便的外形和无移动部件的固态结构，得益于精确的温度控制和响应，使其成为高度可靠的冷却解决方案。此外还有多级珀耳帖?？?，通过堆叠两个?？橐蕴岣呷缺媚芰?，能够实现高达105℃的更高温度增量，同时保留单级热电冷却器的固态优势。另外还有珀耳帖冷却装置，其具有更好的防水和吸收热应力的密封结构，无需拧紧螺钉，从而更好地吸收热量、最大性能和更容易安装。
CUI Devices的高性能珀耳帖模块系列的尺寸从3.4毫米到70毫米不等，轮廓低至1.95毫米，ΔTmax高达95℃（Th=50℃），额定电流从0.7 A到20 A，以及具有70到105℃的温度增量。这些珀耳帖?？橛涤锌煽康墓烫峁?、精确的温度控制和安静的运行能力，非常适合医疗和工业应用，以及不能选择强制空气冷却的设计。若想知道更多关于CUI Devices珀耳帖模块的产品信息，请到艾睿电子的网站搜寻：
https://www.arrow.com/zh-cn/products/search?cat=&q=Thermoelectric+Cooler+Peltier+Modules+CUI+Devices&r=true
结语
CUI Devices的珀耳帖模块通过专注于减轻热疲劳的影响和优化P/N组件，其性能远远优于传统结构的热电冷却器，arcTEC结构中实施的这些增强功能共同提供了满足最苛刻应用所需的改进性能和可靠性，这些珀耳帖?？榛崾歉呙芏?、大功率医疗和工业应用的理想选择。
免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理。
推荐阅读：
