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Simple Description Of Refrigerator

制冷器簡易說明

帕爾貼效應/塞貝克效應

?帕爾貼效應

富連京

?塞貝克效應

富連京

使用材料

?Bi-Te系
  ?室溫~200℃左右可維持穩定的性能
  ?在常規條件下使用
    ?Bi和Te都缺乏潤濕性

?Pb-Te系
  ?400℃~500℃左右高性能
    ?研究/開發階段
    ?Pb的使用存在問題(RoHS管控物質)

?Mg-Si系、有機系
  ?在日本熱電器件的研究行業中很盛行
    ?研究/開發階段

?Fe-Si系
  ?作為熱電器件,過去在日本市場上有過銷售實績(蠟燭收音機)
    ?性能低下

?Si-Ge系
  ?800℃~1,000℃區間高性能
    ?探測衛星上使用

半導體制冷器件的照片

去除器件的防水封膠、側面拍攝

富連京

器件的分解照片

富連京

制冷器件的截面

?概略圖

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?GL
  ?緩和熱應力
  ?15*15、20*20、多層、超微型無GL

?鍍Ni
  ?隔斷層、(提高焊料的可焊性)
?鍍Sn
  ?提高焊料的可焊性

制冷器件的選擇

知道吸熱量(W) 時

?制冷器件的Qmax(W)≠已知的吸熱量
  ?留出余量進行選擇
    ?在我公司web上有相關介紹,大致是按照最大吸熱量的10%~30%的程度進行選擇
    ?最理想的狀態是在Vmax(V) 和Imax(A) 70%左右時,吸熱量Qc(W)的效率最好,但是沒有特性圖的話計算還是較為困難的。

?電壓(V)和電流(A)已經決定的情況下
  ?通過特性圖導出吸熱量
?如果客戶有對外形尺寸的特殊要求,還要考慮制冷器尺寸的限制

 

不知道吸熱量(W)時

  ?比如,要求將××℃的物體冷卻到△△℃時
?需要冷卻的物體是什么?水?空氣?還是其他的物體?
?被冷卻物的容積
  ?比如將18L的空氣從25℃冷卻到5℃時
    ?空氣的密度1.29(kg/m3)、比熱為1.0(kJ/(kg ? K))時
    ?1.29(kg/m3)×0.018(m3)×1.0(kJ/(kg ? K))×(25-5)(℃)=0.4644KJ
    ?冷卻時間假設為10分鐘的話、0.4644(KJ)÷600(sec.)=0.774(J/s)=0.774(W)
  ?但是需要注意的是此計算的前提是,被冷卻物是隔熱層的狀態,也就是說和周圍環境無熱交換的情況下。如果有來自外部的熱交換時,參考制冷器件指南當中的例子,可以算出大約需要8.7W的吸熱量。
  ?FPH1-12707AC,Th=27℃的場合、Qmax:53.1(W)的30%=15.93(W)

無論哪種情況,實際中最好還是嘗試一下

?其他的外部因素
  ?有預想不到的熱交換??赡苁歉魺嵝Ч缓?開關結構)。
?安裝方式
  ?安裝時使用的導熱硅脂(導熱膠)。安裝面的平面度等。
?散熱的問題
  ?制冷器件/機芯如果算上吸收的熱量,再加上自身的發熱量(焦耳熱),就必須進行外部的散熱
    ?比如制冷器件指南的P13的例子,吸熱量為20.75W再加上自身的發熱量(焦耳熱):合計需要12(V)×3.77(A)=45.24(W)的熱量需要散熱。
    ?散熱片、風扇、etc.

安裝時的注意事項


?安裝時不要使器件單邊受力(偏負載)
  ?在式樣書中記載的,制冷器件的相對負載為1MPa。這指的是器件整體的負重。

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?用螺絲擰緊時一定注意受力均勻,避免單邊受力過大。

 

安裝螺絲時的注意要點

?如右圖、金屬螺絲要使用低熱導率材料和金屬部分接觸(塑料墊圈或樹脂墊圈)


?因為通過螺絲會使冷面和熱面之間形成導熱的捷徑。

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防水/防潮的對策
?硅膠封膠、丁基橡膠、etc.
  ?硅膠本質上具有透濕性
  ?硅膠的化學特性(根據道康寧的商品簡介)
    ?主鏈由碳構成???具有良好的作業性、透濕性???
  ?樹脂膠比硅膠的透濕性低 (水蒸氣不容易通過),并不是非透濕性。
    ?一般情況下樹脂膠具有吸濕性 (硅膠一般認為具有低吸濕性)。
  ?樹脂膠硬度較高,和瓷片粘接不好
  ?硅膠相對于樹脂膠更加柔軟

?偏負載/防水防潮的解決辦法:PV-2系列機芯
  ?PV-2F (內置FPH1-12707AC制冷器件)
  ?PV-2H (內置FPH1-12708AC制冷器件)
  ?PV-2C (內置FPK2-19808NC制冷器件)

  ?如有其他特殊需求請聯系我們

?導熱硅脂/導熱膠的使用
  ?制冷器件、機芯在和被冷卻物或散熱片粘接時需使用導熱硅脂/導熱膠
  ?導熱硅脂/導熱膠如果涂抹過多的話,會影響制冷/散熱的效果。
  ?涂抹導熱硅脂/導熱膠時,一定注意做到均勻,如中間有空洞會對冷卻效果造成影響。

    ?如果不使用導熱硅脂/導熱膠直接粘接的話,冷卻效果會非常差。
    ?同樣,如果散熱片的粘接面的導熱硅脂涂抹不均勻的話也會直接影響到冷卻效果。
    ?也要注意散熱片自身的熱傳導性。

  ?被冷卻物和散熱片的接觸面的問題,一定要做好接觸面的平面度。
    ?建議平面度控制在0.02mm以下

 

?導線  
  ?導線是焊接在器件內部的導銅上的。
  ?焊料也是有其自身的機械強度的,所以最好不要過于依賴焊接的強度。
    ?如果用力拉伸導線,可能會在焊接點發生斷裂。
    ?還需要注意不要強行彎曲導線

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常見故障模式

?晶粒的裂紋、裂縫、損傷等
  ?有可能在外觀上看不出來,但是分解后會在晶粒上看到損傷
?偶爾會有瓷片碎裂的情況
?會導致器件電阻值異常
?安裝時器件受力不均造成的損傷

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?由于水分侵入導致的腐蝕
  ?有時即使器件外觀正常,但是分解后可以看到腐蝕的情況
?嚴重時也會在外觀上體現出來
?會導致器件電阻值異常
?由水分侵入導致的其他問題

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?外觀上的問題
?瓷片的裂紋/缺損
?導線的脫落
?一般情況下電阻值也會發生異常
?當然也有瓷片損傷,但是電阻值沒有異常變化的情況
?外觀上的問題一般都是安裝方式不當(施加的力過大)或者拿取方式不當造成的

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