热电冷却已迅速成为许多类型电子设备的实用命题。如今市场上的设备紧凑、高效，并且先进于内部结构，克服了过去限制此类设备机会的传统可靠性挑战。

将激光二极管或图像传感器等电子元件保持在稳定的温度对于确保高功率激光器、实验室参考、光谱仪或夜视系统等仪器正常运行至关重要。在某些情况下，可能需要冷却至低于环境温度。简单的被动冷却，结合使用散热器和强制空气，可能难以满足这些需求中的任何一个。因此，对热负荷变化的响应可能缓慢且不精确，并且冷却依赖于热源温度高于环境温度的热梯度。

作为常用被动冷却技术的替代方案，热电冷却可以提供许多优势。其中包括精确的温度控制和更快的响应、无风扇运行的机会（取决于散热器性能）、降低噪音、节省空间、降低功耗以及将组件冷却至低于环境温度的能力。下面带你了解制冷片氧化铝陶瓷基板之间热电冷却器中工作原理。

（热电冷却器的工作原理）

典型的热电（TE）模块由夹在多对或“对”锑化铋裸片的两个陶瓷基板组成。（成对的）管芯在陶瓷之间电串联，热并联。其中一种陶瓷是“热面”，另一种是“冷面”。

氧化铝陶瓷基板通常用于制造TE模块。它们是脊状的、导热的和优良的电绝缘体。除了提供坚固的基础外，陶瓷还使模块内的电气元件与模块热侧的散热器和冷侧被冷却的物体绝缘。

导电材料的焊盘，通常是铜，刚好大到足以容纳模块中的许多“对”管芯中的每一个，贴在陶瓷的内表面上。P型和N型管芯中的每一个都与每个焊盘电连接。两个陶瓷上的焊盘布局各不相同，以创建一个带有骰子的电路，该电路曲折穿过模块。通常，所有管芯都焊接到位，以增强电气连接并将模块固定在一起。大多数模块具有偶数个P型和N型管芯，每个管芯共享一个电气互连，称为“一对”。上述模块将被描述为11对模块。

虽然P型和N型材料都是铋和碲的合金，但它们在相同温度下具有不同的自由电子密度。P型骰子由电子不足的材料组成，而N型则由电子过剩的材料组成。当电流（安培数）在模块中上下流动时，它试图在材料中建立新的平衡。电流将P型材料视为需要冷却的热结，将N型材料视为需要加热的冷结，由于材料实际上处于相同的温度，结果是热端变的更热，而冷端变得更冷。电流的方向将决定一个特定的芯片是冷却还是加热。简而言之，颠倒极性将切换冷热面。

模块的导线连接到热端陶瓷上的（铜）焊盘上。如果模块是密封的，您可以在不通电的情况下确定热端。将模块放在平坦的表面上，用正极引线将引线指向您，通常在右侧的红线绝缘中。底面将是热面。

材料研究人员正在研究使用其他材料来提高热电模块的效率，但碲化铋仍然是用于环境温度应用的冷却模块的最经济的材料。然而，在低温（大约负 110 摄氏度）下，这种材料不再成为半导体，性能会严重下降。通常，模块可以运行的最高温度比其组装中使用的焊料的熔点低约 30 °C，通常为 +150 或 200 °C（302 或 392 °F）。

（氮化铝陶瓷基板）

TM 127-1.4-8.5是我们在大多数热电模块发电 (TEG) 应用中最受欢迎的选择，温度高达 200 °C (392 °F)。

一些用于发电应用的基于碲化铋的模块是用高熔点焊料或完全不用焊料制造的。其中一些可在高达 +400 °C 的温度下使用。