Термоэлектрические устройства охлаждения

Основное назначение термоэлектрических устройств — охлажде­ние фотоприемников, лазеров, ПЗС-матриц. Эти устройства основа­ны на термоэлектрическом эффекте и состоят из термоэлектрических модулей (ТЭМ), изображенных на рис. 1. ТЭМ могут осуществлять не только охлаждение, но и нагрев, что важно при термостатировании отдельных элементов и узлов ЭА.

Рис. 1. Термоэлектрический модуль

Модуль состоит из ряда полупроводниковых п и р элементов, со­единенных медными пластинами с помощью легкоплавкого припоя. При показанном направлении тока / на пластинах поверхности 1 бу­дет поглощаться тепловая энергия Q₀ из окружающего пространства. На противоположной поверхности 2 будет выделяться энергия, рав­ная сумме Qо и энергии Р, потребляемой от источника питания (рис. 1, б). Для нормальной работы ТЭМ необходимо обеспечить эффективный отвод тепла от поверхности 2, например, разместив на ней радиатор. Охлаждаемый элемент можно припаивать припоем с температурой плавления 95—117 °С к рабочей поверхности ТЭМ.

В пределах одного вида ТЭМ могут выпускаться десятки типораз­меров модулей с квадратной или прямоугольной формой рабочих сторон. В качестве примера приведем характеристики термоэлектри­ческих модулей ТВ (табл. 1).

Таблица 1 Основные параметры термоэлектрических модулей ТВ

Для увеличения разности температур ДТ применяют каскадное соединение ТЭМ в батареи (рис. 2). КПД батареи резко падает с ростом числа каскадов: при одном каскаде этот параметр имеет по­рядок 30%, двух каскадах — 12%, трех каскадах — 3% и т. д.