熱電冷卻已迅速成為許多類型電子設備的實用命題。如今市場上的設備緊湊、高效，并且先進于內部結構，克服了過去限制此類設備機會的傳統可靠性挑戰。

將激光二極管或圖像傳感器等電子元件保持在穩定的溫度對于確保高功率激光器、實驗室參考、光譜儀或夜視系統等儀器正常運行至關重要。在某些情況下，可能需要冷卻至低于環境溫度。簡單的被動冷卻，結合使用散熱器和強制空氣，可能難以滿足這些需求中的任何一個。因此，對熱負荷變化的響應可能緩慢且不精確，并且冷卻依賴于熱源溫度高于環境溫度的熱梯度。

作為常用被動冷卻技術的替代方案，熱電冷卻可以提供許多優勢。其中包括精確的溫度控制和更快的響應、無風扇運行的機會（取決于散熱器性能）、降低噪音、節省空間、降低功耗以及將組件冷卻至低于環境溫度的能力。下面帶你了解制冷片氧化鋁陶瓷基板之間熱電冷卻器中工作原理。

（熱電冷卻器的工作原理）

典型的熱電（TE）模塊由夾在多對或“對”銻化鉍裸片的兩個陶瓷基板組成。（成對的）管芯在陶瓷之間電串聯，熱并聯。其中一種陶瓷是“熱面”，另一種是“冷面”。

氧化鋁陶瓷基板通常用于制造TE模塊。它們是脊狀的、導熱的和優良的電絕緣體。除了提供堅固的基礎外，陶瓷還使模塊內的電氣元件與模塊熱側的散熱器和冷側被冷卻的物體絕緣。

導電材料的焊盤，通常是銅，剛好大到足以容納模塊中的許多“對”管芯中的每一個，貼在陶瓷的內表面上。P型和N型管芯中的每一個都與每個焊盤電連接。兩個陶瓷上的焊盤布局各不相同，以創建一個帶有骰子的電路，該電路曲折穿過模塊。通常，所有管芯都焊接到位，以增強電氣連接并將模塊固定在一起。大多數模塊具有偶數個P型和N型管芯，每個管芯共享一個電氣互連，稱為“一對”。上述模塊將被描述為11對模塊。

雖然P型和N型材料都是鉍和碲的合金，但它們在相同溫度下具有不同的自由電子密度。P型骰子由電子不足的材料組成，而N型則由電子過剩的材料組成。當電流（安培數）在模塊中上下流動時，它試圖在材料中建立新的平衡。電流將P型材料視為需要冷卻的熱結，將N型材料視為需要加熱的冷結，由于材料實際上處于相同的溫度，結果是熱端變的更熱，而冷端變得更冷。電流的方向將決定一個特定的芯片是冷卻還是加熱。簡而言之，顛倒極性將切換冷熱面。

模塊的導線連接到熱端陶瓷上的（銅）焊盤上。如果模塊是密封的，您可以在不通電的情況下確定熱端。將模塊放在平坦的表面上，用正極引線將引線指向您，通常在右側的紅線絕緣中。底面將是熱面。

材料研究人員正在研究使用其他材料來提高熱電模塊的效率，但碲化鉍仍然是用于環境溫度應用的冷卻模塊的最經濟的材料。然而，在低溫（大約負 110 攝氏度）下，這種材料不再成為半導體，性能會嚴重下降。通常，模塊可以運行的最高溫度比其組裝中使用的焊料的熔點低約 30 °C，通常為 +150 或 200 °C（302 或 392 °F）。

（氮化鋁陶瓷基板）

TM 127-1.4-8.5是我們在大多數熱電模塊發電 (TEG) 應用中最受歡迎的選擇，溫度高達 200 °C (392 °F)。

一些用于發電應用的基于碲化鉍的模塊是用高熔點焊料或完全不用焊料制造的。其中一些可在高達 +400 °C 的溫度下使用。