一文浅谈TEC

什么是TEC

TEC即半导体致冷器，是英文Thermo Electric Cooler的缩写。它是利用半导体材料的珀尔帖（Peliter）效应制成的。所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，在电偶的两端即可出现一端吸收热量，一端放出热量的现象。所以TEC也被叫做热电制冷器。

TEC的工作原理

TEC的最小单元是由一对（组）N型和P型半导体加连接电极（烧结点）组成，连接电极形成冷端和热端（见图1）。在外加电场作用下，电流能够将在半导体内产生的热量从TEC的一端带到另外一端，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧。而当电流方向翻转时会导致TEC冷热端面切换（见图2）。这就是TEC的加热与致冷原理。

图1

图2

TEC的结构组成

TEC热电制冷器的组成包括内部半导体P极、半导体N极和导电金属，以及顶层底层温度交换用的陶瓷基板所组成。单个热电制冷对的制冷能力有限，TEC一般有十几到几十个制冷对组合而成（见图3）。通过控制电流方向，TEC既可以制冷又可以制热，实现优于0.1℃的温度控制稳定性。

图3

TEC的特点

TEC具有无噪音、无振动、无需制冷剂、体积小、重量轻等特点，工作可靠，操作方便，制冷制热快，调节方便，温度控制精确。但是，它的制冷系数相对较小，功耗相对较大，因此主要用于冷耗小，占地面积小的场合，例如电子设备和无线电通信设备中某些组件的冷却。

光器件内部用小型TEC的特点

1、小尺寸：光器件中的TEC尺寸都很小，其中热电对的3边尺寸都要小于0.5mm。

2、高制冷效率：制冷量与输入TEC总功率的比值是制冷效率。制冷效率越高，抽走相同热量所消耗的TEC功耗也就越少，光器件功耗也就越小。

3、 高可靠性：带TEC的光器件都是很昂贵的，很多用在传输网，要求电信级可靠性。现光器件使用的TEC多数还要从日本、美国和俄罗斯进口。

小型半导体制冷片TEC的技术参数

1、电流：小型半导体制冷片TEC的电流可以根据不同的应用场景进行调整，通常在几毫安到几百毫安之间。

2、电压：小型半导体制冷片TEC的电压根据不同的材料和应用场景有所不同，通常在几伏到几十伏之间。

3、热导率：小型半导体制冷片TEC的热导率是衡量其制冷效果的重要参数，通常在几瓦到几十瓦之间。

4、最大温差：小型半导体制冷片TEC的最大温差是衡量其制冷能力的指标，通常在几摄氏度到几十摄氏度之间。

5、工作温度范围：小型半导体制冷片TEC的工作温度范围是衡量其适应环境能力的指标，通常在负几十摄氏度到正几百摄氏度之间。

半导体光放大器SOA为什么要用TEC控温

1、温度变化会引起SOA芯片中心波长的漂移。温度越高，中心波长会向长波方向移动。

2、温度变化会引起SOA芯片增益谱的变化。温度越高，输出光功率会减小。

3、温度变化还会引起SOA热噪声的起伏。温度越高，热噪声越大。

4、高温还会影响半导体光放大器SOA芯片的寿命。高温会加速SOA芯片的老化，老化会造成SOA输出光功率的降低。

审核编辑 黄宇