Анізотропний термоелектричний охолоджувач

1 Анізотропний термоелеісгричний охолоджувач, що містить термостати та термоелеісгрично анізотропний кристал, який відрізняються тим, що кристал виконано у вигляді плоского сектора, обмеженого радіусами п та гг, з кутом ф0 при вершині, який електрично з'єднано з двома металевими термостатами, що розташовані перпендикулярно центральній осі, причому кристалографічні осі з максимальною та мінімальною термоЕРС розташовані в площині бічної грані і 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 крис орієнтовані вздовж та поперек центральної осі сектора ВІДПОВІДНО 2 Анізотропний термоелектричний охолоджувач по п 1, який відрізняється тим, що відношення зовнішнього Г та внутрішнього гі радіусів сектора 2 знаходиться в межах 20>г2/>10 /Г1 3 Анізотропний термоелектричний охолоджувач по п 1, який відрізняється тим, що точки з найнижчою температурою розташовані на центральній осі сектора, причому її координати визначаються з наступної формули гі+0,3(г2-гі) 4 Анізотропний термоелектричний охолоджувач по п 1, який відрізняється тим, що кут при вершині сектора вибирається в межах 05 та оптимальному струмові максимальний перепад температури охолодження складає 10-11К(То=ЗООК) Внаслідок часової 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 охолодження та нестабільності роботи цього пристрою 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 двох термостатів та термоелектричноанізотропного кристалу у вигляді плоского з кутом Фо при вершині, обмеженого радіусами п та Г сек2 тора, який електричко з'єднано з двома металевими термостатами, що розташовані перпендикулярно центральній осі, при цьому кристалографічні осі з максимальною та мінімальною термоерс розташовані в площині бічної грані і орієнтовані ю (О (О ю 56645 вздовж і поперек центральної осі сектора, ВІДПОВІ (1) ДНО 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 плоского з кутом ф при вершио ні, обмеженого радіусами п та Г сектора, який 2 електричко з'єднано з двома металевими термостатами, що розташовані перпендикулярно центральній осі, а його кристалографічні осі з максимальною та мінімальною термоерс розташовані в площині бічної грані і орієнтовані вздовж і поперек центральної осі сектора, ВІДПОВІДНО ЦЯ сукупність ознак 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 На Фіг 1 представлена схематична конструкція запропонованого охолоджувача Анізотропний термоелектричний охолоджувач містить кристал 1, який розташований між металевими термостатами 2 і 3 Кристал 1 виконано з термоелектрично-анізотропного матеріалу, що характеризується значною анізотропією термоелектричної добротності Za, наприклад, з вісмуту у вигляді плоского сектора товщиною h з кутом ф о при вершині Вершина сектора та його основа обмежені перпендикулярними поверхнями з радіусами Г2 та гі (20>Г2 / гі>10) Кристалографічні осі з мінімальною та максимальною термоерс розташовані в площині бокової грані сектора, причому вісь з максимальною термоерс орієнтована паралельно центральній осі сектора Зрізані поверхні увігнутої вершини та випуклої основи кристала 1 знаходяться в електричному та тепловому контактах з металевими термостатами 2 та 3 ВІДПОВІДНО, ЯКІ виконано із МІДІ На ЗОВНІШНІЙ бічній грані цих термостатів знаходяться контакти 4, з допомогою яких через термостати 2 та 3 і кристал 1 пропускають постійний електричний струм відповідної густини та напрямку Анізотропний термоелектричний охолоджувач працює наступним чином Електричний струм за допомогою контактів 4 проходить через термостати 2 та 3 і зразок 1 Внаслідок дії ефекту Бріджмена бічна поверхня сектора охолоджується, причому, розподіл температури по поверхні сектора представляється наступним виразом де р=ДаІ0/к, у= /к, l=lohcpo, Aa анізотропія термоерс, к - теплопровідність, р- питомий опір Проведені дослідження показують, що наведений розподіл температури справедливий за умови фо«1 (0