TEC及其應用簡介

什么是TEC

TEC即半導體致冷器，是英文Thermo Electric Cooler的縮寫。它是利用半導體材料的珀爾帖（Peliter）效應制成的。所謂珀爾帖效應，是指當直流電流通過兩種半導體材料組成的電偶時，在電偶的兩端即可出現一端吸收熱量，一端放出熱量的現象。所以TEC也被叫做熱電制冷器。

TEC的工作原理

TEC的最小單元是由一對（組）N型和P型半導體加連接電極（燒結點）組成，連接電極形成冷端和熱端（見圖1）。在外加電場作用下，電流能夠將在半導體內產生的熱量從TEC的一端帶到另外一端，在TEC上產生″熱″側和″冷″側。而當電流方向翻轉時會導致TEC冷熱端面切換（見圖2）。這就是TEC的加熱與致冷原理。

圖1

圖2

TEC的結構組成

TEC熱電制冷器的組成包括內部半導體P極、半導體N極和導電金屬，以及頂層底層溫度交換用的陶瓷基板所組成。單個熱電制冷對的制冷能力有限，TEC一般有十幾到幾十個制冷對組合而成（見圖3）。通過控制電流方向，TEC既可以制冷又可以制熱，實現優于0.1℃的溫度控制穩定性。

TEC的特點

TEC具有無噪音、無振動、無需制冷劑、體積小、重量輕等特點，工作可靠，操作方便，制冷制熱快，調節方便，溫度控制精確。但是，它的制冷系數相對較小，功耗相對較大，因此主要用于冷耗小，占地面積小的場合，例如電子設備和無線電通信設備中某些組件的冷卻。

光器件內部用小型TEC的特點

1、小尺寸：光器件中的TEC尺寸都很小，其中熱電對的3邊尺寸都要小于0.5mm。

2、高制冷效率：制冷量與輸入TEC總功率的比值是制冷效率。制冷效率越高，抽走相同熱量所消耗的TEC功耗也就越少，光器件功耗也就越小。

高可靠性：帶TEC的光器件都是很昂貴的，很多用在傳輸網，要求電信級可靠性。

現光器件使用的TEC多數還要從日本、美國和俄羅斯進口。

小型半導體制冷片TEC的技術參數：

1、電流：小型半導體制冷片TEC的電流可以根據不同的應用場景進行調整，通常在幾毫安到幾百毫安之間。

2、電壓：小型半導體制冷片TEC的電壓根據不同的材料和應用場景有所不同，通常在幾伏到幾十伏之間。

3、熱導率：小型半導體制冷片TEC的熱導率是衡量其制冷效果的重要參數，通常在幾瓦到幾十瓦之間。

4、最大溫差：小型半導體制冷片TEC的最大溫差是衡量其制冷能力的指標，通常在幾攝氏度到幾十攝氏度之間。

5、工作溫度范圍：小型半導體制冷片TEC的工作溫度范圍是衡量其適應環境能力的指標，通常在負幾十攝氏度到正幾百攝氏度之間。

SOA為什么要用TEC控溫

1、溫度變化會引起SOA芯片中心波長的漂移。溫度越高，中心波長會向長波方向移動。

2、溫度變化會引起SOA芯片增益譜的變化。溫度越高，輸出光功率會減小。

3、溫度變化還會引起SOA熱噪聲的起伏。溫度越高，熱噪聲越大。

4、高溫還會影響SOA芯片的壽命。高溫會加速SOA芯片的老化，老化會造成SOA輸出光功率的降低。

審核編輯 黃宇