أصبحت وحدة TEC، عنصر بلتييه، وحدة التبريد الحراري الكهربائي، والمبرد الحراري الكهربائي، بمزاياها الفريدة، مثل التحكم الدقيق في درجة الحرارة، وانعدام الضوضاء والاهتزاز، وبنيتها المدمجة، التقنية الأساسية في مجال الإدارة الحرارية للمنتجات الكهروضوئية. ويرتبط تطبيقها الواسع في مختلف الأجهزة الكهروضوئية ارتباطًا مباشرًا بأداء النظام وموثوقيته وعمره الافتراضي. فيما يلي تحليل متعمق لسيناريوهات التطبيق الأساسية، والمزايا التقنية، واتجاهات التطوير:
1. سيناريوهات التطبيق الأساسية والقيمة التقنية
ليزر عالي الطاقة (ليزر الحالة الصلبة/أشباه الموصلات)
• خلفية المشكلة: يعتبر الطول الموجي والتيار العتبي للثنائي الليزري حساسين للغاية لدرجة الحرارة (معامل الانجراف الحراري النموذجي: 0.3 نانومتر/℃).
• وحدات TEC، وحدات حرارية كهربائية، عناصر بيليتييه الوظيفة:
تثبيت درجة حرارة الشريحة ضمن ±0.1℃ لمنع عدم دقة الطيف الناجم عن انجراف الطول الموجي (كما هو الحال في أنظمة الاتصالات DWDM).
قمع تأثير العدسة الحرارية والحفاظ على جودة الشعاع (تحسين عامل M²).
• عمر افتراضي أطول: مع كل انخفاض في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، ينخفض خطر الفشل بنسبة 50% (نموذج أرينيوس).
• السيناريوهات النموذجية: مصادر مضخة الليزر الأليافي، ومعدات الليزر الطبية، ورؤوس الليزر للقطع الصناعي.
2. كاشف الأشعة تحت الحمراء (النوع المبرد/النوع غير المبرد)
• خلفية المشكلة: تزداد الضوضاء الحرارية (التيار المظلم) بشكل كبير مع درجة الحرارة، مما يحد من معدل الكشف (D*).
• وحدة تبريد حرارية كهربائية، وحدة بيلتييه، عنصر بيلتييه، جهاز بيلتييه الوظيفة:
• التبريد في درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة (من -40 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية): تقليل NETD (فرق درجة الحرارة المكافئ للضوضاء) لأجهزة قياس الحرارة الدقيقة غير المبردة إلى 20%
3. الابتكار المتكامل
• وحدة TEC مدمجة ذات قنوات دقيقة، وحدة بيلتييه، وحدة حرارية كهربائية، جهاز بيلتييه، وحدة تبريد حرارية كهربائية (كفاءة تبديد الحرارة محسنة بثلاث مرات)، غشاء مرن TEC (تصفيح جهاز الشاشة المنحنية).
4. خوارزمية التحكم الذكية
يعوض نموذج التنبؤ بدرجة الحرارة القائم على التعلم العميق (شبكة LSTM) عن الاضطرابات الحرارية مسبقًا.
توسيع التطبيقات المستقبلية
• البصريات الكمومية: التبريد المسبق بمستوى 4K لكاشفات الفوتون المفردة فائقة التوصيل (SNSPDS).
• شاشة Metaverse: قمع النقطة الساخنة المحلية لنظارات الواقع المعزز Micro-LED (كثافة الطاقة >100 واط/سم²).
• الفوتونيات الحيوية: الحفاظ على درجة حرارة ثابتة لمنطقة زراعة الخلايا في التصوير الحيوي (37±0.1 درجة مئوية).
لقد تطور دور الوحدات الكهروحرارية، ووحدات بلتييه، وعناصر بلتييه، ووحدات التبريد الكهروحرارية، وأجهزة بلتييه في مجال الإلكترونيات الضوئية من مكونات مساعدة إلى مكونات أساسية محددة الأداء. مع الإنجازات الكبيرة في مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث، وهياكل الآبار الكمومية غير المتجانسة (مثل الشبكة الفائقة Bi₂Te₃/Sb₂Te₃)، والتصميم التعاوني لإدارة الحرارة على مستوى النظام، ستواصل وحدات TEC، وجهاز بلتييه، وعناصر بلتييه، ووحدات التبريد الكهروحرارية تعزيز عملية التطبيق العملي لأحدث التقنيات، مثل الاتصالات بالليزر، والاستشعار الكمي، والتصوير الذكي. ومن المتوقع أن يحقق تصميم الأنظمة الكهروحرارية المستقبلية التحسين التعاوني لخصائص "درجة الحرارة - الكهروحرارية" على نطاق مجهري.
وقت النشر: 05-06-2025
