Уникальный термоэлектрический материал в революционном охладителе ТА-АА-500-24

29.03.2023

Неизменный мировой тренд в исследованиях твердотельных тепловых насосов — развитие и поиск новых технологических решений, а также поиск новых материалов для повышения рабочих параметров термоэлектрических охладителей.

Новые материалы, в том числе композитные материалы с высокими показателями теплопроводности, для некоторых применений способны заменить традиционные керамические материалы для теплопроводящих подложек модулей Пельтье. Бесспорно, это может существенно увеличить скорость охлаждения, повысить максимальный перепад температур и холодопроизводительность. Это будет особенно заметно, если термоэлектрическая сборка построена на нескольких штуках или десятках штук модулей Пельтье.

Однако основная роль в повышении холодопроизводительности термоэлектрического кондиционера была и остаётся в эффективности термоэлектрического материала.

Технология производства термоэлектрического материала, теллурида висмута, реализованная на серийном производстве компании Кристалл, кардинально отличается от технологий, используемых другими компаниями. Кристаллическая структура производимого в нашей компании материала состоит из множества тонких пластин, спаянных между собой.

Это можно сравнить с закрытой книгой из большого количества страниц. Можно согнуть или скрутить книгу так же, как это можно сделать с каждым из сотен элементов n или p - типа, которые мы спаиваем внутри модуля Пельтье. При этом как страницы книги останутся невредимыми, так и наши кристаллы сохранят свою способность перемещать тепло при пропускании электрического тока. В процессе производства при раскрое нашего уникального полупроводникового материала не используются методы механического воздействия прямым контактом. Наш парк станков эрозионной резки в деионизованной воде высшей степени чистоты позволяет разрушать слой материала вблизи очень тонкой молибденовой проволоки при помощи электрического разряда.  Слоистая структура, где каждый слой — это кристалл с максимально оптимальной структурой и высочайшими термоэлектрическими параметрами, позволяет нам серийно производить материал с добротностью Z=3,1 К^-1 для n+p соединения при температуре 300 К. Следующим преимуществом использования материала слоистой структуры является его способность противостоять напряжениям, возникающим при тепловых расширениях. Это позволяет использовать серийно выпускаемые многими производителями ПИД контроллеры с ШИМ регулированием для управления температурой в конечных устройствах.

Применение такого материала в модулях Пельтье, плюс огромный опыт конструирования передовых твердотельных охладителей,  позволили нашей команде инженеров  создать   термоэлектрическую   сборку ТА-АА-500-24 с революционными рабочими характеристиками, упакованную в минимальных массогабаритных параметрах.

Дальнейшее совершенствование технологии производства полупроводникового материала методом управляемой кристаллизации в узких щелях Н от 0,8 мм до 2,4 мм (модернизированный метод Бриджмена), а также развитие технологии кристаллизации и сращивания методом "Наковальня Бриджмена" слитков толщиной 0,5 мм с ещё более совершенной кристаллической структурой в блоки толщиной до 3 мм, позволит по нашим прогнозам в обозримом будущем начать производство термоэлектрического материала с  добротностью Z=3,25 К^-1 для n+p соединения при температуре 300 К.