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1 温差电技术简介
1.1 简述温差电技术的历史及现状
热电制冷器的物理理论可以追溯到19世纪早期。1821年由德国科学家托马斯·塞贝克发现在一个由两种不同金属导体构成的闭合回路中，当两个接头的温度不同时，回路中会有持续的电流流动。1834年，一个法国制表师兼物理学家简·珀尔帖在研究塞贝克效应的过程中发现，这一现象具有一个相反的现象，也就是当闭合回路中有电流流动的时候，两个接头之一会吸热，而另一个会放热。20年后，威廉姆·汤姆逊（即开尔文勋爵）为塞贝克效应和珀尔帖效应提出了一个系统的解释，并建立了两者的关系。在很长时间里，温差电领域中只有用热电偶测量温度得到了广泛应用。直到1960年前后前苏联科学家完善了以Bi2Te3为代表的化合物半导体材料的制备技术，才使得商业化的热电制冷器才有所发展。半导体致冷器，是基于帕尔贴效应开发的固态加热、制冷器件。目前应用于关键电子部件、光学系统、医疗仪器及其他装置中的精密温度控制。
1.2 半导体致冷器结构及工作原理简介
在目前的热电制冷器件中最常用到的半导体热电材料是碲化铋。碲化铋的最大热电优值系数所出现的温度在室温，适合于大多数热电制冷的应用条件。工业上已经可以通过掺杂得到p型和n型碲化铋料锭。热电材料的制备方法通常是区域熔化法或者粉末压制成型法。
由帕尔贴效应可知，通过在半导体致冷器的两端加载一个适当的直流电压，热量就会从元件的一端流到另一端。此时，制冷器的一端温度就会降低，而另一端的温度就会同时上升。值得注意的是，只要改变电流方向，就可以改变热流的方向，将热量输送到另一端。所以，在一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加热两种功能。因此，热电制冷器还可以用于精确的温度控制。另外，热电制冷器还具有发电的功能。在这个模式下，只要在制冷器上加载一个温差后，回路中便会产生电流。
半导体致冷器的结构示意图
从上面的半导体结果示意图中可以知道，电偶臂材料分别采用了p型和n型碲化铋。这种布局方式下，电流在p型和n型电偶臂里上下流动的过程中，热流方向能始终保持不变，在n型材料中，热流方向与电流方向相反；在P型材料中，热流方向与电流方向相同。一个p型和一个n型电偶臂组成一对温差电偶对，大多数热电制冷器是由相同数量的n型和p型电偶臂所组成的。上图的模型是由两对p型和n型电偶臂构成的两对温差电偶对，通过合理的串联结构，可以组合成不同对数的半导体致冷器。
1.3 半导体致冷器的应用情况介绍及发展前景
1.3.1应用情况概述
目前，半导体致冷器广泛应用于电子、激光、通讯、测量、分析等科技领域，在民用领域也有相当的应用。下面列举一些实际应用的实例：
● 参比冰点
● 参量放大器
● 除湿器
● 低噪音放大器
● 电泳电池制冷器
● 电子封装制冷
● 发电机（小型）
● 光导摄像管制冷器
● 光电倍增管防护罩
● 黑匣子制冷
● 恒温槽
● 恒温浴
● 环境分析
● 酒柜
● 激光二极管制冷器
● 集成电路制冷
● 晶圆热特性分析
● 精密设备制冷（激光和微处理器）
● 冷柜
● 露点湿度计
● 切片机制冷
● 热密度测量
● 热循环系统（DNA和血液分析仪）
● 生物学组织制备和储存
● 湿化学过程温度控制
● 饮用水和饮料冷却
● 冰箱和便携冰箱系统（飞机、汽车、轮船、宾馆、野餐、制药、胰岛素、手机等）
1.3.2半导体致冷器的主要特点
在一些中小功率热量传输，但是需要复杂控温的热控过程中，半导体致冷器可以提供很大的帮助，而且，在一些特定的情况下它是唯一的选择。尽管没有哪种制冷方式是万能的，半导体致冷器也并不能应用在所有的领域，但是与其他制冷设备相比，热电制冷器具有很多优势。其中包括：
● 可以降温到环境温度以下：传统的散热器需要将温度升高到环境温度以上才可以使用，与其不同的是热电制冷器具有将物体温度降低到环境温度以下的能力。
● 同一器件可以满足升温和降温的要求：热电制冷器可以通过调整加载的直流电流的方向，调整制冷或者加热模式。应用这一特点就不必在给定体系内加入另外独立的加热或者制冷功能元件。
● 精确的温度控制：由于热电制冷器具有一个闭路温度控制循环，它可以在0.1 ℃范围内精确地控制温度。
● 高可靠性：由于全部为固态基构造，热电制冷器具有很高的可靠性。尽管某种程度上与应用条件有关，但是典型热电制冷器的寿命一般可以达到200，000小时以上。
● 电子静音：与传统的机械式制冷器件不同，热电制冷器在工作过程中基本上不会产生任何电子干扰信号，它可以与敏感的电子感应器相连接，并不会干扰其工作。另外，它在运行过程中也不会产生任何噪音。
● 可以在任意角度下工作：热电制冷器可以在任意角度和零重力状态下工作。
● 简单方便的能源供给：热电制冷器能够直接使用直流电源，并且加载电源的电压和电流能够在很大范围内变化。在许多条件下，还可以使用脉冲宽度调制。
2 半导体致冷器参数
2.1 半导体致冷器原理型的数学模型
如图所示的是一个最简单、最基本的温差电器件，由N、P两种类型的半导体温差电材料经电导率较高的导流片串联构成。当电流流过回路时，将在接头A处发生吸热，而在接头B处放热，使得T2》T1，因而在A、B两端建立温差ΔT=T2-T1，其作用就是一个制冷器。 根据帕尔贴效应建立在冷端A处的热平衡方程，可获得该接头处单位时间从外界进入的热量（制冷量）Qc为：Qc=αNP T1I – 0.5I2R – k（T2 – T1）其中R为N、P电偶臂的电阻，αNP 为N、P电偶臂的温差电动势总和，与制冷器的电偶臂对数有关I为通过回路的电流，k为电偶臂的热阻总和。
2.2 温差电优值Z
为了评价温差电材料和器件的各种性能，可以引入一个与温差电材料有关的概念：温差电优值Z。对于温差电材料而言，Z=α2.σ/λ 其中α为材料的赛贝克系数，也就是温差电动势，σ为材料的电导率，λ为材料的热导率。对于温差电器件而言，Z =αNP2/ R.k
2.3 最大温差电流和最大温差
温差电制冷器的一个重要性能参数是器件两端所能建立的温差ΔT=T2-T1。显然，这个温差与制冷器的制冷能力和外加热负荷有关。
利用器件的冷端热平衡方程，可以求得ΔT=（αNP T1 I – 0.5I2R – Qc ）/ k 对于制冷器无外加热负载的情况即Qc=0，令d（ΔT）/dI=0，可以求得相应于ΔT取极值时的最佳电流IT为IT=αNP T1/R当制冷器工作在这个最佳电流时，具有的最大温差ΔTmax为ΔTmax=0.5 ZT12以上是从制冷器冷端热平衡方程中推导出的最大温差电流和电偶对两端的最大温差的计算方法。在厂商样本中和实际应用时，往往将其换算成以热端温度T2为参照值的数据，也就是定义：
最大温差电流Imax：在热端温度恒定为Th（通常定义为27℃）、负载Qc为0的情况下可以获得最大温差ΔTmax即最低冷端温度Tc max时应输入的电流值。
最大温差ΔTmax：在热端温度恒定为Th（通常定义为27℃）、负载Qc为0、通以最大温差电流的情况下，制冷器可以获得的温差值。
如果要实际测量这两个参数，需要在真空条件下测量。我公司样本中提供的数据指的就是在真空条件下测的数据。
2.4 最大产冷量Qcmax
制冷器工作时单位时间内从外界吸入的热量成为产冷量，单位是W。当材料的特性αNP、R、k一定时，器件的产冷量与通过器件的电流和两端的温差有关；对于不同的外加电流和温差条件，其产冷量是不同的。在制冷器冷端热平衡方程中，令dQc/dI=0，可以获得相对于Qc取极值时的最佳电流值Iq为Iq= IT=αNP T1/R相对于的产冷量Qc为Qc=0.5αNP2T12/R – k（T2 – T1）进一步，若定义制冷器工作在最佳电流Iq工况下，且器件两端的温差为0时制冷量为器件的最大产冷量为Qcmax，则Qcmax=0.5αNP2T12/R从上式中可以看出，最大产冷量也是温差的函数，我公司所给出的样本中的最大产冷量是指热面温度Th=27℃时标定的最大产冷量。
2.5 制冷效率COP
制冷器的制冷效率COP定义为：COP=Qc/PQc为冷端吸热量；P为制冷器输入功率。制冷器两端的外加电压V应等于电偶臂上的电压降VR=IR，加上抵抗温差电压所需的电压降Vs=αNP（T2-T1），即V=VR + Vs = IR + αNP（T2-T1）由此可得制冷器的输入功率为：P = VI = I2R + αNP（T2-T1）I进而可获得制冷器的制冷效率COPCOP=［αNP T1 I – 0.5I2R – k（T2 – T1）］/［ I2R + αNP（T2-T1）I］从式中可以看出，制冷效率COP不仅与器件的特定参数（αNP 、R 、k）有关以外，还与其具体工作状态（T1、T2-T1、I）有关。
3 半导体制冷器的可靠性研究
3.1 半导体致冷器功能失效机理分析及解决方案
目前为止，我们发现导致制冷片失效的原因主要有以下4个方面：
● 热应力◎失效机理半导体致冷器工作时一面吸热、一面放热，两面工作在不同的温度上。因为半导体材料和其他部件（导铜和瓷片）的热膨胀系数不同，导致致冷器内部的热电材料与导流片、瓷片之间产生热应力，长时间工作尤其是频繁进行冷热交变工作后导致热电材料与导流片结合部形成缺陷甚至开裂，引发致冷器失效。◎解决方案成功开发GL结构致冷器，这种产品更适应于工作在频繁进行冷热交变的场合。
● 电化学腐蚀◎失效机理半导体致冷器使用时，冷面温度一般会降低到露点以下。如果致冷器的密封不好，水汽会进入到致冷器内部，通电时引起电化学腐蚀导致半导体致冷器内部短路影响使用效果。针对这种失效机理，在一般的致冷器设计中，要在致冷器的四周封装硅橡胶或环氧树脂胶加以密封，可以在一定程度上缓解由于水汽浸入而引起的电化学腐蚀，适用于一般场合。◎解决方案对于对可靠性要求较高的应用场合，开发更有效抑制水汽浸入致冷器内部的PV-2F机芯。这种产品从组件结构上更加重视防水的密封性能，并使用了GL结构的致冷器，从而大大提高了可靠性。
● 物质迁移（扩散）◎失效机理半导体致冷器长时间使用过程中，导流片中的铜元素以及焊料当中的锡元素会向半导体材料中扩散，使该接头处形成缺陷甚至断裂，同时导致半导体材料性能降低以至最终失效。◎解决方案采用特殊工艺，在半导体材料表面制作厚度适当的阻挡层，有效阻止了铜元素扩散。
● 半导体晶体损坏◎失效机理半导体材料在形成和加工过程中会产生裂纹等缺陷，每个半导体致冷器是由很多对半导体材料组成的，焊接后相当于很多个焊点。半导体致冷器长时间使用后，尤其是工作电压接近最大温差电压时，半导体材料本身缺陷和焊点之间的差异逐步扩大，缺陷点产生热量大于其他部位，最终导致缺陷部位断路致冷器不能工作。◎解决方案1）建立完善的质量保证体系，及时发现问题、解决问题并采取措施预防问题的再发生。2）结合中国科学院、日本和乌克兰的技术，用特殊的工艺，减少工艺缺陷对半导体晶体的伤害，充分保持晶体的Z值。 3.2 现行的几种研究半导体致冷器可靠性的试验方法
3.2.1极性切换试验该项试验主要考察热应力对致冷器寿命的影响。试验方法：20℃～80℃，正向通电5分钟再反向通电5分钟为一周期。
3.2.2 高温存储试验
该项试验主要考察有害元素扩散对致冷器寿命的影响。 试验方法：公司现在进行90℃和150℃两种高温存储试验。
3.2.3低温存储试验
该项试验主要考察制冷器中各种材料的低温特性。试验方法：公司现在进行-40℃低温存储试验。
3.2.4温度冲击试验
该项试验主要考察热应力对致冷器寿命的影响。试验方法：70 ℃（30 min）/ -55 ℃（30min）， 转换时间1min， 5个循环
3.2.5冲击试验
该项试验主要考察致冷器对外力冲击的承受能力。试验方法：高度25cm，方向X，Y，Z方向各1回合计3回。
3.3 简述GL结构技术
用于防止热循环疲劳的GL结构
一般来说，半导体致冷器是由冷端瓷片和导铜、导铜和晶粒及晶粒和热端散热瓷片相互焊接（锡基合金钎料）而成。然而，我们的半导体致冷器不是用焊接，而是用弹性高热导树脂胶将瓷片和导铜连接在一起。这种结构减少了热应力，达到惊奇的延长寿命的效果。我们把这种结构称之为GL结构。
该项技术在2006年获得专利。
常规结构和GL结构致冷器极性切换试验对比结果如下图
4 半导体制冷器的使用
4.1 半导体致冷器件的选型
制冷器件是一种热量搬运的电子器件，可以在器件两端维持一个温差，当热面温度Th达到50℃时这个温差可超过75℃（单级器件），当热面的热量被不断地移除时，热量就从冷面持续地被抽运出来。抽运的速率跟器件的功率有关，一般地功率越大这个速率越大，为了良好地平衡制冷效果与成本，首先需要恰当地选择制冷器件规格。
● 认识制冷器件主要的规格参数
1.外形尺寸：通常规格的器件为方形，也有长方形和圆形，多级器件的宝塔形等。单层器件厚度约3—5mm，双层或多层近乎3mm的倍数。
2.最大产冷量：保持器件热面温度27℃（或50℃）时可从冷面抽运热量的最大值。实际使用时的制冷量通常远小于该数值。最大产冷量一般用来比较不同规格器件的制冷能力。
3.最大温差电压：器件维持两端温差大小的能力与加在器件上的直流电压成正比，达到最大温差时的电压称为最大温差电压，施加的电压超过该电压后温差将会减小。测定最大产冷量时使用最大温差电压，器件使用时的电压应该小于该电压，最常选用的范围是最大电压的70%--80%，当需要的温差较小时可以使用更小的电压。此时所能获得的最大温差、最大产冷量也相应较小。该参数表明了器件工作时适用的电压范围。
4.最大温差电流：是确定器件功率的重要指标，有时用电阻值替代表示，是冷热面温度27℃时（温差为0）在最大温差电压下的电流值，器件工作时的电流一般小于该值，实际工作电流还会随着温差增加、热面温度升高而减小。该数值可以比较直观地代表制冷器件的功率大小，此外表示了器件工作时的电流范围。
● 选型方法
1.为了选择制冷器件规格要先确定需要的制冷量，即需要移除的热量，如果不能确切的测量或计算也可以通过温升等外部状况推算和估计，将估算值标记为Qc，如果冷面温度与环境温度的差小于30℃，属于常规制冷应用，直接用1.5*Qc与制冷器件规格表中27℃的最大制冷量比较，找到数值相近的规格（±5W），再参照希望采用的电流、电压即可选择一款合适的制冷器件。
2.对于制冷温差30℃--60℃的非常规制冷应用，需要选用2.5*Qc甚至更高制冷量的规格，因为器件的特性是随着温差增加抽运热的能力呈线性下降。
3.选择制冷器件时还应充分地考虑到散热条件的制约，散热条件直接影响器件热面的温度，器件工作时需要不断地从热面移除抽运出来的热量，和器件工作时消耗功率而产生的热量，总的散热量其数值等于Qc+V*I，V*I是输入到器件的功率，如果散热不充分热量就会倒流回冷端，使冷端温度升高，所以在散热条件受制约时选择功率较小的器件制冷效果反而有可能改善。
4.作为选择时的一种方案是以较多数量的小功率器件代替较少数量的大功率器件，获得相同的制冷量，目的在于增加热源面积降低散热功率密度。少数大功率器件常常需要水冷散热，比如12715器件在12V下工作，当电流为9A时根据Th=50℃的特性图Qc≈10W，散热量Qh=12*9+10=118W，所以散热负荷很大，风冷散热时对散热器要求很高。解决的方案可以使用2片12708替代或采用水冷散热。
5.以上作为一种近似的简易的选型方案使对制冷器件应用缺乏实际经验的设计者能够快速地切近主题，在此基础上获得设计的大概轮廓，然后通过实际模拟和测试确定最终的制冷器规格和周边设计。对于更为精确的计算和设计请随时联系我们的技术人员，我们会为您提供更为丰富的实践经验帮助您尽可能地完善设计。
4.2 半导体致冷器在实际使用时的基本结构模型
4.2.1冷藏箱类典型结构
4.2.2恒温操作台类典型结构
4.3 散热器的选择
我们可以将热电制冷器看作为一个介质为热的泵，热量从一面被运送到另一面。制冷器的工作过程不是普通的吸热过程或者将热量消耗掉的过程。通电之后，热电制冷器的一面会变冷而另一面变热。被制冷一面的热量将被传递到另一面—热端，传递的过程完全符合热力学过程。热电制冷器的热端必须要连接在一个合适的散热器上，以便释放掉从冷端传递过来的热量和器件运行过程中产生的焦耳热。
由于热电制冷器的制冷量是随着温差的增加而减小的，所以在设计时一定要尽量减小散热器的温度增加量。对于一般的应用，散热器的温度高于室温5-15 ℃是比较常见的。
市场上，有很多种散热器可供选择，其中包括自然对流式、强制对流式、和液体冷却式三种。自然对流式散热器可以在功率非常低的应用条件下使用，特别是当小型热电制冷器的工作电流在2 A以下时。而对于大部分应用条件来说，自然对流式散热器并不能满足将所需热量全部排出的要求，这时就需要使用强制对流式散热器或者液体冷却式散热器了。
散热器的性能一般使用热阻来衡量，热阻越小性能越好。
根据不同的应用条件，热电制冷器需要有不同种类的散热器与之相匹配，并且，还会有不同的机械约束条件，使整个设计过程非常复杂。由于每种应用条件都不相同，很难推荐一种单一的散热器结构可以满足大多数条件。
热电制冷器上使用的散热器表面平整度50mm内不大于0.02mm，所以有必要对挤压散热器进行额外的抛光、飞刀切割、或者打磨，以求满足这种平整度的要求。
●自然对流式散热器自然对流式散热器一般只能用在小功率条件下。大部分自然对流式散热器的热阻值要大于0.5 ℃/W，而且，多数情况下会达到10 ℃/W。自然对流式散热器的安装位置要满足两个条件：a.散热片的长度方向要沿着空气流动的方向，垂直方向的操作可以增强自然对流；b.不可以有明显的物理阻挡妨碍空气流动。另外，我们还需要考虑到散热器周围其他的器件产生热量，环境温度会提高，从而对整体的使用性能产生影响。
● 强制对流式散热器强制对流式散热方法是热电制冷器中最常见的散热方法。合格的强制对流散热系统的热阻一般维持在0.02~0.5 ℃/W的范围内。许多标准散热器挤型与合适的风扇配合就可以作为完整冷却系统的基础。应用中，既可以通过风扇或鼓风机获得冷却的空气，又可以使空气从散热器的长度方向通过，或者通过将空气朝向散热器的中心吹入，使其在开口的两端流出而获得冷却。
● 液体冷却式散热器与前两种散热器相比，相同体积的液体冷却式散热器可以提供最好的性能，通过优化设计，可以得到非常低的热阻值。典型的液体冷却式散热器的热阻通常可以低到0.01~0.1 ℃/w。简单的液体冷却散热器可以通过将铜质涡轮焊接在铜板上得到，或者在金属块体上钻孔使水从中通过。如果想得到更复杂的结构，也就是更高的性能，可以在铜块或者铝块上加工出精细的盘旋式水槽，然后用盖板封闭整个体系。
4.4 电源及控制方式的选择
热电制冷器件在工作时可以直接采用直流电源供电，无论是电池或开关电源、还是简单的整流直流电源均可使用。热电制冷器是低阻抗的半导体器件，相当于在电源上加载一个电阻。由于碲化铋材料的本征性质，制冷器的平均温度每升高1 ℃电阻增加大约为0.5%。经优化后的传统的电池充电器只要其交流纹波系数不会超载，就可以为热电制冷器提供足够的电量。如果为了达到简单的温度控制目的，可以使用标准恒温器或者可变输出的直流电源来调整热电器件的输入电压。在热载荷比较稳定的应用条件下，使用手动调控的直流电源就可以保证在几个小时温度或更长时间范围内，温度的上下波动不超过±1 ℃。如果需要精确控制温度，一般需要使用闭路（反馈）系统，通PID或PWM等自动控制输入电流的大小或者脉宽。此时，温度控制的精度保持可以在±0.1 ℃，或更高的精度内。
与其他典型的电子器件相比，对热电器件来说是否安装电源纹波系数的滤镜并不是非常重要。然而我们仍然建议将纹波系数的波动范围控制在10 %以内，而且最好保持在《 5%的范围内。
装配说明
5.1 装配方式的选择
热电制冷器的安装方式，主要包括以下四种：
● 螺钉夹紧固定
● 树脂胶黏结
● 焊接
● 软垫或其他材料联接
下面分别进行说明：
● 螺钉夹紧固定
螺钉夹紧固定是一种最常见的安装方法，它的主要过程是使用螺钉将热电制冷器夹紧在散热器和需要被冷却的物体的一个平面之间。通常在大部分应用条件下，推荐使用这种方法，具体的实施方法如下：
1．将热电制冷器需要进行安装的表面，通过机械车床或者打磨的方法使之平整。为了达到最佳的制冷性能，表面的平整度需要在1 mm/m 以内，单个安装时保证在与制冷器接触面在0.03mm以内。
2. 如果在给定的表面之间需要安装多组热电制冷器，这一组制冷器中的所有制冷器的厚度（或高度）都应该相互一致，厚度的最大偏差不能超过0.05 mm 。
3.夹紧螺钉需要相对于制冷器对称的排布，从而在整个部件被夹具夹紧时，可以在制冷器上产生均匀的压力。为了减少在螺钉上的热损失，需要尽量使用可以满足机械性能要求的尺寸最小的螺钉，并在链接部加绝热垫。对于大多数情况来说，不锈钢螺钉M3或者M4即可以满足要求。除此之外，还可以使用一些非金属的紧固部件，如尼龙等。在小型的机械部件连接处还可以使用更小尺寸的的螺钉。另外，紧贴每一个螺钉头部的位置，还应该放置贝氏弹簧垫圈或者开口锁紧垫圈，使得在系统零件热膨胀或者收缩时其压强保持均匀。
4. 确保清洁制冷器和安装表面，不会残留任何毛刺或者灰尘。
5. 在制冷器的热端表面涂覆一层0.05--0.08mm左右厚导热硅脂，并且将热端面向下放置在散热器上，然后放在需要的位置。轻轻的压按制冷器然后来回转动制冷器，将多余的硅脂挤压出去。重复多次向下按压和来回转动的动作，直到感觉到少量的阻力为止。
6. 在制冷器的冷端表面涂覆一层与上一步骤中使用的相同的导热硅脂。要冷却的物体放置在制冷器上并与冷端接触。使用如上的步将多余的硅脂挤压出去。
7. 为了保证良好的平行度，安装时需要在安装表面上保持均匀的压力。如果施加的压力非常不平衡，可能会降低器件的性能，甚至可能会损坏热电制冷器。为了确保均匀施加压力，应在器件中心部位施加2倍于单条紧固螺钉的力。然后使用可以显示扭矩的螺丝刀逆时针方向逐一上紧所有的螺钉，并且逐渐增加扭矩，直到所有的螺钉上都获得适当的扭矩值。一般来说根据不同的应用条件，正常的安装压力在2kg/cm2---7 kg/cm2之间不等。
8. 在所有的部件第一次使用螺钉夹紧安装的过程中，应有少量多余的导热硅脂会被挤出。为了保证每个螺钉上都可以保持住适当的扭矩，在至少一个小时后需要重新按照上一步骤确认螺钉的扭矩。
9. 如果夹紧螺钉过紧可能会引起散热片或者被冷却物体表面的翘起变形，特别是如果这些部件是由很薄的材料加工而成的时候。这种变形将会降低器件的热电性能，并且在大多数情况下，还会破坏整个体系。如果在安装过程中，将夹紧螺钉适当靠近热电制冷器或者使用相对较厚的材料可以有效的减小这种弯曲。另外，如果制冷器的热端或冷端使用小于6 mm的铝片或者小于3.3 mm的铜片时，要相应的减小螺钉扭矩。
● 树脂胶黏结
这种安装方法主要用在一些特定应用条件下，其主要方法是在制冷器的一面或者两面上都使用一种特殊的高热导树脂黏结剂。由于热电制冷器中陶瓷片、散热器和被冷却物体之间的热膨胀系数都不相同，我们不推荐在较大的制冷器上使用树脂胶黏结方法。如需要请及时咨询我们工程师相关的具体操作方法。对于需要在真空的应用条件下使用的热电制冷器件，除非采取了适当的措施来避免漏气，一般不推荐使用树脂胶黏结的方法。
● 焊接
只要保证采取了合理的保护措施避免制冷器过热，就可以将外表面金属化的热电制冷器焊接到热电部件中。为了避免制冷器受到过分的机械压力，可以将制冷器的一个表面（通常是热端面）焊接在一个刚性结构部件内。这里需要注意的一点是，如果将制冷器的热端面焊接在一个刚性结构中，那其他的元件或者小型电路就必须要焊接在制冷器的冷端面上，这样元件或者电路就不能与外界结构刚性连接。在焊接过程中，为了避免过热会对热电制冷器造成的损害，必须要精确的控制温度，对于不同的制冷器请咨询我们的工程师给出焊接温度上限。由于热电制冷器的陶瓷片、散热器和被冷却物体之间的热膨胀系数都不相同，我们不推荐在大于15×15 mm2的热电制冷器上应用焊接的方法。另外在任何需要涉及到冷热循环的应用条件下，都不推荐适用焊接的方法。
● 软垫或其他材料联接
现在已经设计了很多种类的产品用来取代导热硅脂作为界面材料。其中最常见的是硅基安装软垫了。由于最初这些硅基软垫是用来安装半导体材料的，所以对于热电应用来说他们的热阻会比较大。但是使用这种方法的优点是可以减少生产所需时间和清洁时间，所以这种方法可以广泛的应用于对器件损害较少的应用条件下。
5.2 安装时应注意的事项
在制冷器体系中安装热电制冷器的技术是非常重要的。在安装过程中如果没有遵循一定的基本规则，结果将会导致性能和可靠性的下降。
● 热电制冷器在压力条件下具有很高的机械强度，但是其剪切强度相对来说比较低。所以，不可以将热电制冷器设计在起主要支撑作用的机械结构体系中。
● 体系中所有的界面之间必须保持相互平行，并且界面需要平整、洁净，以降低热阻。在界面处一般使用一些热导比较高的材料来保证表面间的良好接触。对于需要拆卸的结构，或者要求不高的场合可以使用导热硅油脂，但是注意硅油在长期的高温下会挥发，导致硅脂热传导性能下降，所以有时需要使用固化型导热剂。但固化型导热剂大多需要加热固化并对组装过程有更严格的清洁要求，给应用者带来诸多工艺与成本问题。
● 标准热电制冷器的热端和冷端可以通过导线的位置分辨出来。导线一般是焊接在热电制冷器的热端表面上，而热端表面是与散热器相接触的。对于使用绝缘导线的热电制冷器来说，红色和黑色的导线分别与直流电源的正极和负极相连。热流从制冷器的冷端通过整个制冷器进入散热器。正极连接在制冷器的右边，而负极连在左边。富连京的制冷器印有序列号的一面为冷面（除非客户特别要求）。
● 当温度降低到环境温度以下时，被冷却的物体应该尽可能的与空气绝缘，以减少热量损失。同时，尽量避免被冷却物体和外部的结构单元直接接触，也可以减少对流损失。
● 当温度降低到露点以下时，在冷却的表面上会容易形成露或霜。如果潮气进入热电制冷器中，会大大降低其制冷性能。为了避免这种情况的发生，应该安装有效的防潮密封保护。富连京的制冷器出厂前针对一般的应用已做了基本的防护，对于特殊的应用结构上还应做加强防护。
● 高度公差：富连京热电制冷器主要有两种高度公差，+/-0.10mm 和 +/-0.02mm 。当在热电部件中只使用一个制冷器的时候，可以考虑选择公差为+/-0.10mm的制冷器，因为与对应的小公差制冷器相比，其价格相对低廉。然而，对于在散热器和被制冷物体之间需要同时焊接多个制冷器的情况下，为了保证良好的传热，需要成组的精确比较所有制冷器的厚度。基于这个原因，所有的多制冷器布局中，都需要使用公差为+/-0.02mm的制冷器。
编辑：黄飞
工商网监
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