दो चरण वाले थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर

एक्स-मेरिटन के दो-चरण थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर दो-चरण श्रृंखला संरचना का उपयोग करते हैं जिसमें पहला थर्मोइलेक्ट्रिक चरण दूसरे के लिए एक मध्यवर्ती शीतलन चरण प्रदान करता है। उपयुक्त परिचालन स्थितियों के तहत, यह कैस्केड कॉन्फ़िगरेशन एकल-चरण टीईसी की तुलना में अधिक तापमान अंतर प्राप्त कर सकता है।

मॉड्यूल ठोस-अवस्था थर्मोइलेक्ट्रिक तत्वों और डीसी पावर का उपयोग करते हैं, जिसमें कोई कंप्रेसर या अन्य गतिशील यांत्रिक भाग नहीं होते हैं। वे स्थानीय तापमान नियंत्रण के लिए उपयुक्त हैं जहां कॉम्पैक्ट निर्माण, कम कंपन और नियंत्रित कम तापमान संचालन की आवश्यकता होती है।

दो चरणीय संरचना

दो चरण वाले टीईसी में दो थर्मोइलेक्ट्रिक चरण होते हैं जो एक मध्यवर्ती थर्मल इंटरफ़ेस के माध्यम से जुड़े होते हैं:

शीत पक्ष → प्रथम चरण → मध्यवर्ती इंटरफ़ेस → द्वितीय चरण → गर्म पक्ष

पहला चरण नियंत्रित क्षेत्र से गर्मी को हटाता है, जबकि दूसरा चरण गर्मी को गर्म क्षेत्र की ओर स्थानांतरित करता है। इसलिए दूसरा चरण पहले चरण से स्थानांतरित गर्मी के साथ-साथ मॉड्यूल में विद्युत इनपुट को भी संभालता है।

प्राप्य तापमान अंतर थर्मल लोड, हॉट-साइड तापमान, ऑपरेटिंग करंट और हीट-अस्वीकृति स्थितियों पर निर्भर करता है।

मॉड्यूल संरचना

सिरेमिक सब्सट्रेट

एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) सिरेमिक सब्सट्रेट थर्मोइलेक्ट्रिक तत्वों और बाहरी थर्मल सिस्टम के बीच थर्मल सतहों का निर्माण करते समय थर्मोइलेक्ट्रिक मॉड्यूल के लिए विद्युत इन्सुलेशन और संरचनात्मक समर्थन प्रदान करते हैं।

पी-एन थर्मोइलेक्ट्रिक तत्व

पी-प्रकार और एन-प्रकार अर्धचालक तत्व थर्मोइलेक्ट्रिक कोर बनाते हैं और शीतलन के लिए आवश्यक विद्युत और थर्मल रूपांतरण प्रदान करते हैं। एक्स-मेरिटन परिवेश और कम तापमान वाले तापमान-नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए Bi₂Te₃-आधारित थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग करता है।

इंटरमीडिएट थर्मल इंटरफ़ेस

दो थर्मोइलेक्ट्रिक चरण यांत्रिक और थर्मल रूप से एक मध्यवर्ती इंटरफ़ेस के माध्यम से जुड़े हुए हैं। संपूर्ण मॉड्यूल को डिज़ाइन करते समय इसकी थर्मल और यांत्रिक विशेषताओं पर विचार किया जाना चाहिए।

डीसी पावर कनेक्शन

मॉड्यूल एक डायरेक्ट-करंट पावर स्रोत से संचालित होता है। विद्युत विन्यास, पावर लीड और परिचालन की स्थिति मॉड्यूल संरचना और अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुसार निर्धारित की जाती है।

थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री

एक्स-मेरिटन में थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री विकास, उत्पादन, घटक निर्माण, असेंबली और परीक्षण को कवर करने की क्षमताएं हैं। इसके टीईसी घटक एक्सट्रूडेड Bi₂Te₃-Sb₂Te₃-आधारित सामग्रियों का उपयोग करते हैं।

एक्सट्रूज़न प्रक्रिया एक घनी, बनावट वाली संरचना बनाने के लिए उच्च दबाव वाले प्लास्टिक विरूपण को लागू करती है। यह बाद में काटने और पतला करने की प्रक्रियाओं का समर्थन करता है और छोटे थर्मोइलेक्ट्रिक तत्वों के उत्पादन की अनुमति देता है।

अंतिम सामग्री ग्रेड और तत्व आयामों का चयन मॉड्यूल संरचना और विनिर्माण आवश्यकताओं के अनुसार किया जाता है।

दो-चरण बनाम एकल-चरण टीईसी

आमतौर पर दो-चरणीय कॉन्फ़िगरेशन पर विचार किया जाता है जब आवश्यक तापमान अंतर एकल-चरण डिज़ाइन की व्यावहारिक सीमा से अधिक हो जाता है।

अनुप्रयोग

इन्फ्रारेड डिटेक्शन

 दो-चरण थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर इन्फ्रारेड डिटेक्टरों और संबंधित सेंसिंग घटकों के लिए स्थानीय तापमान नियंत्रण प्रदान कर सकते हैं जहां बड़े तापमान अंतर की आवश्यकता होती है।

सीसीडी सेंसर कूलिंग

सीसीडी-आधारित इमेजिंग सिस्टम के लिए, थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग सेंसर को नियंत्रित ऑपरेटिंग तापमान पर बनाए रख सकता है जहां थर्मल आवश्यकता एकल-चरण मॉड्यूल की व्यावहारिक सीमा से अधिक हो जाती है।

एयरोस्पेस और उपग्रह संचार

एयरोस्पेस और उपग्रह संचार उपकरणों के लिए थर्मोइलेक्ट्रिक मॉड्यूल के ठोस-अवस्था निर्माण पर विचार किया जा सकता है जहां उपकरण वास्तुकला, उपलब्ध स्थान और कंपन आवश्यकताएं पारंपरिक यांत्रिक शीतलन प्रणालियों के उपयोग को सीमित करती हैं।

चिकित्सा और प्रयोगशाला उपकरण

दो चरण वाली थर्मोइलेक्ट्रिक तकनीक को जैव रासायनिक विश्लेषण उपकरण और प्रयोगशाला के ठंडे चरणों में लागू किया जा सकता है, जिनके लिए नियंत्रित कम तापमान की स्थिति की आवश्यकता होती है।

इलेक्ट्रॉनिक घटक परीक्षण

टीईसी मॉड्यूल इलेक्ट्रॉनिक घटकों और अन्य तापमान-संवेदनशील उपकरणों के कम तापमान वाले विशेषता परीक्षण के लिए एक नियंत्रित थर्मल वातावरण प्रदान कर सकते हैं।

कस्टम विकास

एक्स-मेरिटन ग्राहक चित्र, नमूने, आयाम और एप्लिकेशन आवश्यकताओं के आधार पर अनुकूलित थर्मोइलेक्ट्रिक मॉड्यूल का समर्थन करता है।

एक विशिष्ट विकास प्रक्रिया है:

आवश्यकता समीक्षा → संरचना डिज़ाइन → नमूना उत्पादन → प्रदर्शन मूल्यांकन → पुष्टिकरण → उत्पादन

नए डिज़ाइनों के लिए, प्रमुख इंजीनियरिंग इनपुट में लक्ष्य तापमान सीमा, थर्मल लोड, उपलब्ध इंस्टॉलेशन स्थान, बिजली की स्थिति और हॉट-साइड हीट-अस्वीकृति विधि शामिल हैं।

उत्पादन एवं गुणवत्ता

एक्स-मेरिटन टीम के पास सेमीकंडक्टर थर्मल प्रबंधन में 10 वर्षों से अधिक का अनुभव है, जिसमें थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री विकास, घटक निर्माण, असेंबली और परीक्षण शामिल हैं।

उत्पादन उपकरण में सोल्डरिंग, रिफ्लो, डिस्पेंसिंग, कटिंग, सीलिंग, क्योरिंग और प्रिंटिंग उपकरण शामिल हैं, जो समर्पित असेंबली और परीक्षण सुविधाओं द्वारा समर्थित हैं।

गुणवत्ता प्रबंधन प्रणाली आईएसओ 9001:2015 का पालन करती है। RoHS और REACH अनुपालन दस्तावेज़ लागू उत्पादों और कॉन्फ़िगरेशन के लिए उपलब्ध है, जिसमें आपूर्ति किए गए मॉड्यूल के अनुसार विशिष्ट दस्तावेज़ की पुष्टि की गई है।

चयन संबंधी जानकारी

इंजीनियरिंग मूल्यांकन और टीईसी चयन के लिए, निम्नलिखित जानकारी उपयोगी है:

जब नए मॉड्यूल को किसी मौजूदा डिज़ाइन को बदलने या उससे मेल खाने की आवश्यकता होती है, तो उत्पाद ड्राइंग, मौजूदा मॉड्यूल या परीक्षण डेटा भी प्रदान किया जा सकता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

सिंगल-स्टेज डिज़ाइन के बजाय दो-स्टेज टीईसी का उपयोग क्यों करें?

दो-स्टेज थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर पर तब विचार किया जाता है जब एक सिंगल-स्टेज मॉड्यूल निर्दिष्ट थर्मल लोड और हॉट-साइड तापमान के तहत आवश्यक कोल्ड-साइड स्थिति प्रदान नहीं कर सकता है।

क्या दो चरण वाला टीईसी 0°C से नीचे काम कर सकता है?

हाँ। 0°C से नीचे उप-परिवेश संचालन तब संभव है जब मॉड्यूल डिज़ाइन, हीट लोड, हॉट-साइड स्थितियां और नियंत्रण प्रणाली आवश्यक तापमान सीमा के लिए उपयुक्त हों।

दो-चरणीय टीईसी का चयन करने के लिए किस जानकारी की आवश्यकता है?

लक्ष्य ठंडे पक्ष का तापमान, गर्म पक्ष का तापमान, ताप भार, उपलब्ध आयाम, बिजली की आपूर्ति और ताप-अस्वीकृति विधि चयन के लिए उपयोग किए जाने वाले मुख्य मापदंडों में से हैं।

क्या एक्स-मेरिटन दो चरण वाले टीईसी मॉड्यूल को अनुकूलित कर सकता है?

हाँ। एक्स-मेरिटन ग्राहक चित्र, नमूने, आयामी आवश्यकताओं, विद्युत स्थितियों और अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुसार मॉड्यूल विकसित कर सकता है।