Анізотропний термоелектричний охолоджувач

1 Анізотропний термоелеісгричний охолоджувач, що складається з термостатів та термоелектрично анізотропного кристалу, ВІДПОВІДНІ кристалографічні осі якого розташовані в площині Винахід відноситься до термоелектричних приладів і знайде застосування в техніці охолоджування різноманітних приладів твердотільної електроніки, ІЧ-приладобудуванні, медицині, обчислювальній техніці та інших галузях Він призначений для термостатування різних датчиків в широкому температурному інтервалі ВІДОМІ пристрої, що містять кристали, які характеризуються анізотропією коефіцієнта термоерс [1] Вони дозволяють знижувати температуру певної поверхні, на якій знаходиться ВІДПОВІДНИЙ датчик, та проводити необхідне термостатування з заданою точністю З існуючих аналогів найбільш близьким за технічною суттю є анізотропний термоелектричний охолоджувач [2] Він складається з кристалу у вигляді прямокутної пластини, електричних контактів, які розташовані на торцевих гранях, та термостату Між кристалом та термостатом розташована діелектрична прокладка великої теплопровідності При проходженні електричного струму певного значення внаслідок дії поперечного ефекту Пельтьє його верхня робоча грань охолоджується При використанні анізотропного кристалу з Z a - 10 3КГ1 для пластини з відношенням довжини до висоти І/Ь > 5 та оптимальному струмові максимальний перепад температури охолодження складає 10 - 11К(Т0 = 300К) Причому, внаслідок зміни фізико-хімічних характеристик клею, яким з'єднуються між собою кристал, прокладка та термостат, зростає тепловий опір контакту між ними Це веде до зниження ефективності охоло його бокових граней та орієнтовані під кутом 45°, який відрізняється тим, що кристал виконано у вигляді ПІВКІЛЬЦЯ з внутрішнім г та ЗОВНІШНІМ ГІ о радіусами, а його дві торцеві грані електрично з'єднані з двома металевими термостатами з електричними контактами 2 Анізотропний термоелектричний охолоджувач по п 1 , який відрізняється тим, що відношення зовнішнього та внутрішнього радіусів знаходиться в межах со > г| /го > 2 дження Тому досить актуальною є задача збільшення глибини охолодження та часової стабільності роботи анізотропного термоелектричного охолоджувача Вказана задача розв'язується тим, що анізотропний термоелектричний охолоджувач складається з термоелектрично анізотропного кристалу, ВІДПОВІДНІ осі якого розташовані в площині бічної грані та орієнтовані під кутом 45° до торцевої грані, при цьому кристал виконано у вигляді напівкільця з внутрішнім го та ЗОВНІШНІМ П, радіусами, а його дві торцеві грані електрично з'єднані з двома металевими термостатами з електричними контактами ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки У винаході запропоновано принципово нове рішення для анізотропного термоелектричного охолоджувача, яке полягає в тому, що кристал виконано у вигляді напівкільця з внутрішнім го та ЗОВНІШНІМ г-і, радіусами, а його торці електрично з'єднані з металевими термостатами електричними контактами Це ознака, яка не зустрічається ні в одному з існуючих аналогів Промислове використання запропонованого винаходу не вимагає спеціальної технології та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах електронної та приладобудівної промисловості 1 ГО (О Ю Ю 55637 На Фіг 1 представлена схематична конструкція ктричні контакти 3, за допомогою яких через терзапропонованого охолоджувача мостат і кристал пропускають постійний електричний струм відповідної густини та напрямАнізотропний термоелектричний охолоджувач ку містить термоелектрично анізотропний кристал 1, торцеві грані якого електрично з'єднані з металеАнізотропний термоелектричний охолоджувач вими термостатами 2 Анізотропний кристал 1 з працює наступним чином Електричний струм за термоелектрично анізотропного матеріалу з велидопомогою контактів 3 проходить через термостат ким значенням анізотропної термоелектричної 2 та кристал 1 Внаслідок дії ефекту Бріджмена добротності Za, наприклад, вісмуту, виконано у зовнішня поверхня напівкільця охолоджується вигляді напівкільця Кристалографічні осі з мінімаНайменша температура охолодження розташовальною та максимальною термоерс розташовані в на в точці, яка відповідає зовнішньому радіусу п площині бокової грані та орієнтовані під кутом е = р при його розташуванні під кутом 90° В таблиці 1 45° до торцевих граней В свою чергу торцеві грані наведена залежність між відношенням радіусів п і кристалу знаходяться в електричному та теплового та температурою в наведеній точці В якості маму контакті з двома однаковими термостатами 2, теріалу використовувався вісмут, виміри проводиякі виконано з металу, наприклад, МІДІ На ЗОВНІШлись при То = 300К НІХ бокових гранях термостатів 2 розташовані елеТаблиця 1 Гі/Го ДТ 1,2 16,2 1,4 16,4 1,6 16,2 1,8 18,1 2,0 15,8 2,2 13,6 Аналіз приведених даних свідчить, що починаючи із значення п/го = 2,4 перепад температур, який досягається на охолоджувачі, швидко спадає Підбором матеріалу з необхідними Z a з одного боку, і геометричними розмірами п і го - з другого, можна створити охолоджувач з необхідними геометричними розмірами та глибиною охолоджування в широкому температурному та енергетичному інтервалах Запропонований охолоджувач працює при кімнатних, азотних та гелієвих температурах 2,4 10,6 2,6 6,8 2,8 6,1 3,0 4,2 3,2 3,4 3,4 2,9 Окрім цього, як показали проведені дослідження, він характеризується стабільними у часі характеристиками Література 1 Осипов Э В Твердотельная криогеника К Наукова думка, 1977 -236с 2 Охрем В Г, Охрем Е А Стационарный эффект охлаждения анизотропного термоэлектрического холодильника // ИФЖ - 2000 - Т 73, №3 С 650-653 Фіг. Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)236-47-24