用于半导体激光器实用化封装的半导体致冷器

简述了半导体致冷器的工作原理。给出了用于我所研制的温控光控Ⅳ型实用化封装半导体激光器中的致冷器——VBD0.76-18-1.4L微型半导体致冷器(尺寸9×7×3mm~3)几种很重要的半导体致冷关系:致冷工作电流与温差的关系I_c——△T曲线,致冷器热平衡过程T——t曲线,致冷器作热源时加热电流与热端温度关系I_n——T_h曲线。指出了环境温度对致冷效果的影响趋势。并给出了配合致冷器使用的感温元件——热敏电阻(10KⅡ级)的温度与电阻值关系T——R曲线,以及VBD0.76-18-1.4L致冷器用于我所实用化封装半导体激光器的一些实验结果。提出了半导体致冷器使用中应注意的一些问题。     

电气测量技术及仪器

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中国新闻

“华北致冷”成为最大半导体致冷器生产企业 位于河北省廊坊市香河的华北致冷设备(集团)通过新增100万片半导体致冷器技术改造项目的国家级验收,使该公司半导体致冷器生产能力由原来50万片增大到150万片,成为世界上最大的半导体致冷器生产企业。 华北致冷设备公司此次新增项目国家投资1600万元,企业自筹380万元。该公司产品有半导体致冷材料和元件、陶瓷型及微型半导体温差电致     

半导体致冷器件及其应用

本文论述了半导体致冷器件的原理、结构和特性;讨论了半导体致冷装置的设计原则和计算方法;介绍了半导体致冷器件的应用领域;提出了开发半导体致冷器件和半导体致冷装置的问题与建议。     

高灵敏红外测温仪用于双园筒法测量比辐射率

用完整的热成象系统灵敏度方程,研究了高灵敏红外测温仪(红外辐射计)用于双园筒法测量物体比辐射率时,其噪声等效反射率差NE△ρ与噪声等效温差NETD的关系。对《风云一号》气象卫星辐射致冷器辐射定标用的蜂窝平面黑体源的比辐射率ε进行了测试,其结果与用Gouffe公式及能量选加原理对蜂窝面源平均比辐射率的计算值吻合得很好。指出了提高蜂窝面源比辐射率的有效方法。     

半导体致冷器在大功率激光器中的应用

论述了当前通信产品存在的热设计问题,介绍了通信设备中常见的散热方式、半导体致冷器的工作原理及特点.提出了大功率激光器基于半导体致冷器的散热方式,通过实验验证了半导体致冷器在大功率激光器散热中的效果.     

半导体致冷技术概述

本文在简要叙述了温差电三个基本效应之后,回顾了半导体致冷技术的发展概况,然后着重叙述半导体致冷材料和微型半导体致冷器的实验研究所取得的基本结果。     

半导体温差电材料及其致冷器

用改良的布里奇曼法制备以碲化铋(Bi_2Te_3)为基并掺入适量中性杂质元素的室温半导体温差电材料,晶体直径为φ19—25mm,其特性具有明显的取向性,平行于晶锭轴切取电偶臂时比垂直切取具有更好的性能。优值系数p型Z达3.2×10~(-3)K~(-1),n型Z达3.1×10~(-1)K~(-1)。文中还介绍了致冷器的工作原理、设计的基本依据和主要的计算公式,以及制作致冷器的主要工艺步骤。     

七级温差电致冷器

温差电致冷器(TO)是一种致冷量小的点冷源,它用于局部或尺寸不大的物体致冷,比如无线电线路元件、光电接收器等的恒温。作者研制并试验的七级温差电致冷器是用于检测x射线辐射的、硅探测组件致冷的。在最大致冷效率范围内,曾对四种不同做法的温差电致冷器作过计算。热偶电堆是用不同成分的温差电材料,用冷压、取向结晶、热压的方法制成的。按照温差电致冷器的不同做法,电堆各级的基本参数列入表1。     

温差电致冷的红外成象器件

在红外成象装置中,使用温差电致冷器之所以比使用焦耳一汤姆逊低温恒温器或机械致冷器更受重视,在于其重量相当轻,单位使用期的成本低,而且可靠性良好。温差电工艺因温差电致冷器、工作温度适中的探测器、集成的焦平面电子电路这三个工艺分支都已成熟而具有生命力。现有的温差电致冷器在195K的致冷功率为30～50毫瓦,所用输入功率小于3瓦。对3～5微米辐射灵敏的小几何尺寸探测器在170K以上工作时是热噪声限的,但在193K仍然有相当好的探测度,接近为1.0×10~(11)厘米赫~(1/2)/瓦。现在正在研制信号处理集成在焦平面上的大型阵列,该阵列可把系统灵敏度提高到超过本公司第一代器件的系统灵敏度。本文扼要评述温差电致冷器、工作温度适中的探测器和焦平面电子电路的现状,并提出温差电工艺存在的问题和发展趋势。     

编读之窗

问:关于半导体激光器的自动温度控制实用化电路(单向或双向控制):在本部分电路的调试中,如何做到将激光器组件的内部温度稳定在25℃?温度误差如何精确控制?(济南历泰信息科技公司 丁炜)北京邮电大学光通信中心 顾畹仪教授答:半导体激光器的自动温度控制电路(ATC)的框图如图1所示。激光器的芯片通过热沉保持与致冷器良好的热传导,致冷器的工作原理是半导体热电偶的珀尔帖效应。激光器组件中的热敏电阻具有负温度系数,用来监测激光器PN结区的温度。要实现精确的温度控制,需要注意以下几点:?热敏电阻能精确的反映激光器结区的温度。这与激光…     

半导体温差发电实验仪器的研制

为了测试温差发电模块性能,根据半导体温差发电原理设计制作了一种半导体温差发电仪器,该仪器主要由发电模块、温控系统和显示电路组成。它以STC89C52RC单片机为控制核心,可以在一定范围内设定温差进行发电,并且无需手动测量即可实时显示相应温差下的发电模块输出电压值/电流值,不但定性而且定量的测试了温差发电模块的输出特性,绘制了相关曲线,分析了影响其输出特性的因素。结果表明:该仪器操作简单、灵敏度高、速度快。     

半导体致冷去湿

论述湿度技术的重要意义，分析半导体致冷器去湿装置工作原理及特性，着重探讨其节能的可行措施，最后对其发展做了展望。     

小功率高稳定半导体激光电源

半导体激光器是目前应用最为广泛的光学器件之一,其运行质量与驱动电源的性能密切相关。结合相关研究设计了一种小功率高稳定半导体驱动电源,该电源以恒流源驱动芯片HY6340为核心,结合半导体致冷器、温度控制芯片、数字温度传感器、过流过压保护电路对半导体激光器进行可设定温度的恒温控制。分析了主电路和控制电路的工作原理,给出了测试结果,与传统电路相比,电源具有结构简单、性能优异、使用元件少、价格低廉等特点。     

10.6微米碲镉汞光电二极管组件

本报告叙述了在146K 工作的温差电致冷10.6微米碲镉汞探测器的研制。本工程在前六个月制出的光电二极管在146K 时量子效率为55%、带宽为156兆赫、饱和电流为3毫安,从而证实它在146K 下工作是可行的。本工程目前阶段验证了9级温差电致冷器和温差电致冷器——探测器的互连。在 Cutler—Hamer 公司机载仪表实验室的装置上做了 CO_2激光器外差测量,其噪声等效功率在177K 时可达到2×10~(-13)瓦/赫。在激光试验中探测器并没达到146K,这是因为探测器装置表面积太大,造成了辐射热负荷过大。探测器以177K(不是145K)工作时,由于截止波长的偏移而使其在10.6微米下的性能变坏。业已发现9级致冷器效率低,它要求87瓦输入功率。因为在175K 通过黑体的测量,得到了高量子效率,因此建议在170K 工作的最佳10.6微米探测器最好是采用6级温差电致冷器,它的功耗不到20瓦。     

半导体工艺中基片的冷却方法

本文首先叙述冷却基片的各种方法。然后介绍LK—2型离子束蚀刻机所采用的半导体致冷器冷却基片的方法。在典型的工作条件下,对半导体致冷器冷却效果进行了测量,根据基片的温升曲线、表明采用半导体致冷器冷却基片是一个有效方法。     

温差电材料热导率的激光脉冲测试法

简要地介绍了热导率激光脉冲法的测量原理和实际装置,着重对该方法在半导体温差电材料热导率测试中的问题和解决途径进行了详细的讨论。     

温差电致冷的M1RPY系列3～5微米多元碲镉汞红外探测器

这种探测器阵列是在195K工作,用四级温差电致冷器致冷,特别适用于手提式热成象装置。这种阵列和致冷器封装结构小巧坚固,有80根引线,窗口为蓝宝石(图1)。有M101RPY和M104RPY两种标准型号,其主要特性列于表1。M101RPY型探测器为10元,致冷器功率为6瓦,器件在开机后30秒内达到195K工作温度,M104RPY型为14元,致冷器功率3瓦,器件在180秒内达到195K工作温度。     

光伏型HgCdTe探测器近室温特性的研究

文章介绍了光伏型碲镉汞探测器在干冰温度的特性。给出了理论估算和实际测量的结果。进行了探测器和半导体致冷器的互连试验。笔者认为以半导体致冷器致冷的碲镉汞探测器用于10.6μm CO_2激光通讯是可行的。     

复杂环境下半导体致冷器的动态模型及温度控制

半导体致冷器在环境温度变化大,热传导不稳定,温度调节时间要求快等恶劣条件下工作时具有复杂的热电．特性,基于小信号线性化方法得出了半导体致冷器在复杂环境下的线性动态模型,推导结果表明该模型有两个极点和一个零点,并且模型随工作条件的变化而变化．基于平均意义上的动态模型,采用模糊自适应PID控制算法和脉宽调制技术设计了半导体致冷器冷端的温度控制系统．阶跃反应表明该温度控制系统具有良好的动态性能和稳态品质,并具有良好的抗干扰特性,制冷10％的时间约为70s,稳态误差非常小,达到0．1℃．在简单环境下工作．其温度控制效果优于0．1℃．实验亦表明该温度控制系统在常温环境下,最大制冷温度与环境温度之差达到23℃,且随着控制温度的降低,阶跃反应的时间也越来越长,主要是和半导体致冷器的制冷效率、热沉的散热功率和半导体致冷器的供电电流饱和有关．