Термоэлектрическое устройство для охлаждения полупроводниковых приборов
щ861894
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСХОМУ СВИД1.:Т1! ДЬСТВУ
C@eeS Советских
Сецианистических
Р ®си f áé ик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.06. 79 (21) 2783824/23-06 с присоединением заявки М (51) M. К 1.
F 25 В 21/02
Еифхвретеевей квинтет
СССР вo делам нзебретеввв и етхритвМ (23) П риоритет
Опубликовано 07.09.81 Бюллетень Эв 33 (53) УДК 537. .32(088 ° 8) Дата опубликования описания 17..09 81 (72) Авторы изобретения
В.С.Зиновьев и Г.А.Аракелов (71) Заявитель
{54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ .
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
Изобретение относится к устройствам, работающим на эффекте Пельтье, и может быть использовано для охла-. ждения полупроводниковых приборов, ИК-приемников и электрорадноприбо3 ров в радио и полупроводниковой тех-. нике.
Из вестны термоэлектрические охладители, содержащие термоэлектрическую батарею, на холодных спаях которой установлен фоточувствительный - элемент. Термобатарея размещена на теплоотводящем цоколе (1 1.
Данные охладители обеспечивают улучшение параметров охлаждаемых приборов, однако имеют недостаток - в них не обеспечивается непосредственный по-. стоянный контакт между холодными спаями термоэлектрической батареи и охла ждаемым фоточувствительным элементом, в результате возникают нежелательные механические напряжения в местах сопряжения фоточувствительного элемента с примыкающими к нему конструкцияI ми охладителя, а также отрыв элемента от холодных спаев термоэлектрической батареи, что ведет к его разрушению.
Данный недостаток устранен в термоэлектрическом холодильнике, содержащем термоэлектрическую батарею и устройство для обеспечивания контак та между холодными спаями батареи и охлаждаемым объектом (2 j.
В этом холодильнике устройство для обеспечения контакта меусду холодными спаями термобатареи и охлаждаемым объектом выполнено в виде включенных в цепь термобатареи электромагнитных контактов, состоящих из катушек, укрепленных на поверхности охлаждаемого объекта, представляюще го собой теплоизолированную камеру, имеющую жесткую связь с внешним кор пустом холодильника и сердечников, уста=
) новленных на теплоотводящем устройстве (радиаторе). При этом на каждую катушку навит один из токопроводов термобата861894
40 реи таким образом, чтобы при проте,кании тока через токопровод сердечник из мягкого ферромагнетика втягивался в катушку. Этим достигается плоченое примыкание холодных спаев термобатареи к охлажцаемому объекту. При отключении холодильника от сети сердечник возвращается в первоначальное положение и между охлаждаемым объектом и холодными спаями термобатареи 10 образуется зазор .
Описанное устройство обеспечивает не только уменьшение теплопритоков к охлаждаемому объекту от находя- . щихся при повышенной температуре 15 горячих спаев отключенной после ее эксплуатации термобатареи, но и исключает возможность возникновения механических напряжений между холодными спаями термобатареи и охлаждаемым объектом, имеющим жесткую связь с внешним корпусом холодильника, Однако включенные в цепь термобатареи электромагнитные контакты увеличивают мощность, потребляемую холодильником. Кроме того, применение электромагнитных контактов в термоэлектрических холодильниках, предназначенных для охлаждения полупроводниковых и электрорадиоприборов и элементов, например приемников излу" чения, зачастую не представляется возможным, так как противоречит тоабованиям по микроминиатюризации, предъявляемым к таким холодильникам, неоправданно усложняетих конструкцию, а также может стимулировать появление в цепи приемника хаотических сигналов со случайными амплитудами и частотой, т.е. так называемые шумы приемника.
Наиболее близкЪм к предложенному устройству является термоэлектрическое устройство для охлаждения полупроводниковых приборов, преимущественно ИК-приемников, содержащее термоэлектрическую батарею, на холод- 45 ных спаях которой установлен объект охлаждения, а горячие спаи снабжены радиатором и теплопроводным элементом f3).
Цель достигается тем, что теплопроводный элемент выполнен в виде пластины, установленной между горячими спаями и радиатором и жестко присоединенной к ним.
На чертеже изображено описываемое термоэлектрическое устройство.
Устройство содержит термоэлектрическую батарею 1, имеющую холодные спаи 2 и горячие спаи 3, радиатор 4, объект 5 охлаждения, теплопроводный элемент, выполненный в виде пластины 6.
Охлажпаемый объект 5, который представляет собой фоточувствительный элемент, одной стороной через диэлектрическую подложку 7 с нанесенным на ней раствором приклеен к холодным т спаям 2 термоэлектрической батареи, а другой — к фокону 8. Фокон 8 герметично вклеек в корпус 9, который
I вакуумно-плотно припаян к радиатору
4, имеющему хороший тепловой контакт с горячими спаями 3 термоэлектрической батареи. Батарея 1 и фоточувстви- тельный элемент подсоединены к внешнему источнику питания через стеклометаллические выводы 10 и 11 соответственно.
Термоэлектрическое устройство работает следующим образом.
При включении его в сеть на горячих спаях 3 термобатареи 1 выделяется тепло. При этом вслествие хорошего теплового контакта с горячими спаями 3 термобатареи 1 и радиатором 4 происходит линейное расширение теплопроводного элемента, т ° е. увеличение толшины пластины 6, и компенсация температурной усадки термобатареи 1. При отключении устройства от сети толщина пластины 6 уменьшается до первоначальных величин.
В описываемом устройстве мощность, которая необходима для реализации заданной холодопроизводительности, минимальна за счет исключения электромагнитных контактов и работа его с пластиной,.претерпевающей линей" ное расширение, осуществляется с
Данное устройство хотя и экономично (потребляет меньше электроэнергии), однако некомпактно, а поэтому не может быть использовано непосредственно. в ИК-приемниках. 55
Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности при ус тановке объекта охлаждения в корпусе, помощью тепловой энергии, выделяемой на горячих спаях термобатареи при эксплуатации холодильника. Толщина пластины при этом определяется условием компенсации величины сокращения высоты термобатареи при стационарном режиме работы по сравнению с ее первоначальным (отключенным от сети состоянием.
5 861894
Толщина пластины определяется сот отношением
Описываемое устройство позволит при охлаждении приемников излучения исключить возможность появления в цепи приемника хаотических сигналов со слу чайными амплитудами и частотой, т.е. шумов. п г
d — толщина пластины; где
Формула изобретения
ВНИИПИ Заказ 6514/31 Тираж 566 Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
a,b- о- 1„- Ь„d t
"GP величина изменения высоты термобатареи, мм;
Ъ температурный коэффициент линейного расширения мате- . риала пластины термобатареи при стационарном режиме ее работы,оС температура горячего спая термобатареи при стационарном режиме ее работы OC э высота термобатареи перед к ее включением в сеть, мм; высота термобатареи при стационарном режиме ее работы, мм высота 1 -го составного эле- ° мента термобатареи перед ее включением, мм;
2S температурный коэффициент линейного расширения материала < "ro составного элемента термобатареи .при стационарном режиме ее работы, С ср едняя т емп ер а тур а 1 - го составного элемента термобатареи при стационарном режиме ее работы С е
Термоэлектрическое устройство для охлаждения полупроводниковых приборов, преимущественно ИК-приемников, содержащее термоэлектрическую батарею, на холодных спаях которой установлен объект охлаждения, а горячие спаи снабжены радиатором и теплопроводным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при установке. объекта охлаждения в корпусе, тепло-. проводный элемент выполнен в виде пластины, установленной между горячими спаями и радиатором и жестко присоединенной к ним.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Вайнер А.Л. Каскадные термоэлектрические источники холода. М., "Совртское радио", 1976, с. 96.
2. Авторское свидетельство СССР
h- 299714,-кл. F. 25 В 21/02, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 553413, кл. Р 25 В 21/02, 1975.
