半导体制冷片寿命有多长?能用多久?

  • 时间:2020-06-30 04:55
  • 作者:18luck
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  半导体制冷片,也叫热电制冷片,是一种热泵。它的优点是没有滑动部件,应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应,当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术,其特点是无运动部件,可靠性也比较高。

  在原理上,半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时,两端之间就会产生热量转移,热量就会从一端转移到另一端,从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量,从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差,这两种热传递的量相等时,就会达到一个平衡点,正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度,可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。

  风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常半导体制冷片冷热端的温差可以达到40~65度之间,如果通过主动散热的方式来降低热端温度,那冷端温度也会相应的下降,从而达到更低的温度。

  当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时,在这个电路中接通直流电流后,就能产生能量的转移,电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量,成为冷端;由P型元件流向N型元件的接头释放热量,成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。

  1、当不知道致冷器的冷热面时,可采用这样的方法,将红线接电源正极,黑线接负极,并可在没有散热条件下,瞬间通电进行试验,即用手触摸致冷器的两个端面,会感到有一面的发热,一面稍有冷感,发热的一面为热面,冷感的一面为冷面。但时间不能超过5秒,否则由于热端温度太高,极易造成器件烧坏。

  2、在一般条件下,引线用红色通常表示为正极:通常用黑色表示为负极,这是热电致冷器工作时的接线方法。需致热时.只要改变电流极性即可。致冷工作必须采用开关电源,电源的纹波系数应小于10%。

  3、致冷器的热电偶对数及极限电压的识别方法,热电偶对数即指P、N结点的数量。例如:致冷器的型号为TEC1-12706,则127为致冷器的热电偶对数,06为允许电流值:A,致冷器的极限电压热电偶对数×0.12,例如:TECI-12706的极限电压V=127×0.12=15.4(V)。正常工作压为极限电压的78%,如TEC1-12706的工作电压为15.4*0.78=12.01V。

  4、各种致冷器不论在使用还是在试验中,致冷致热交换时应等冷热面的温度恢复到室温,(一般在15分钟以上)。否则易造成致冷器的损坏。

  5、为了延长热电致冷器的寿命,应对致冷组件四周进行密封处理。我们方法有二种,一种是采用704硅胶密封;另一种是采环氧树脂密封,密封的目的是使致冷器的热电偶与外界空气完全隔离。起着防湿防潮的作用,并可以延长致冷器的寿命。

  6、在安装时,首先将致冷组件的两面擦试干净,并分别在致冷器的冷热面均匀地涂上一层薄薄的导热硅脂。与致冷器相接触的铝散热器或储冷板的表面应平整,并擦试干净,也在其表面均匀地涂上导热硅脂;在安装过程中致冷器的冷面一定要与储冷板接触良好,热面也应与铝散热器的表面充分接触,(如用螺丝紧固,几个螺丝的用力都应均匀,切勿过度或用力不均)。为达到最佳致冷效果,在储冷板和铝散热器之间应用隔热材料填充,其厚度一般在25-30mm为宜。

  7、致冷片的安装压力建议在150PSI至300PSI之间,压力太低会造致冷片接触面接触不良,压力太大,会损坏致冷片。

  8、用户在没有专用仪器的情况下,判断致冷器的合格与否,主要是测试其电阻。可以使用数据电桥或带有补偿的电阻表,测量致冷器的电阻。用万用表测试致冷组件静态电阻不准确,只可供参考。

  9、在搬运和安装致冷器的过程中,操作人员应轻拿轻放,严禁将致冷片从高处摔下,即使在10-20cm的高度也会造成致冷器的内阻产生明显变化,从而造成致冷器的损坏。

  10、半导体致冷片使用在以下的场合,其寿命会可能大幅消减:A、频繁使用冷热交替使用B、振动情况下使用C、热端散热器温度超过65度D、工作电压超压使用(建议不超过极限电压的70%)E、致冷片的发热面接触不良F、四周不封胶的致冷片在潮湿的环境中使用

  11、半导体致冷片使用在以下场合,会存在迅速损坏的可能:A、致冷片的发热面不接触任何散热物件B、致冷片使用电压超过极限工作电压C、致冷片的承受压力超过500PSI

  理论寿命很长~约30万小时;实际寿命受由使用状况不同差别很大,在不过流,不过压,冷热端(特别是热端)散热良好,不违规操作(重压,摔打,工作过程中突然转换制冷制热模式等)的情况下,使用5万个小时是很容易达成的;但是许多人,喜欢超功率使用,用高电压,大电流,散热工作又做的不到位,结果1~2年就用坏了,甚至在一些人手上只能用几个月。

  可以肯定的一个事实:如果遵照标准使用,设计合理,10万个小时是能保证的,因为现在很多的半导体激光打标机里面也用的半导体制冷片对发光单元强冷(用的恒温水冷对半导体制冷片散热),人家厂家保证的机头使用寿命是10万小时。

18luck

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