延伸波长InGaAs探测器封装用二级热电制冷器性能研究

真空封装技术是延伸波长InGaAs探测器的主要封装方法之一,热电制冷器可为延伸波长InGaAs探测器焦平面提供低温环境。测试了基于真空封装技术无热负载条件下二级热电制冷器的性能,研究了二级热电制冷器在不同输入电流(功率)时冷、热端温差与热负载的关系,测试了二级热电制冷器在低温工况下的制冷性能以及二级热电制冷器处于不工作状态时的表观热导率。结果表明,热沉温度为274 K时,冷端可以达到221.4 K并实现77.5 K的冷、热端温差;当输入电流一定时,随着热负载的增加,冷、热端温差呈线性趋势减小,且斜率随着输入电流增大而增大;二级热电制冷器冷、热端温差在较高温度时更大,即制冷性能更好;当温度分别为233.1 K 和249.8 K时,表观热导率分别为11.30 W/(m·K)和8.29 W/(m·K)。     

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。     

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。     

半导体致冷器△T·Q参数智能测试系统

本文深入分析了半导体致冷器(温差电致冷组件)的工作原理,并从理论上讨论半导体致冷器最大温差△T_(max)、最大致冷量Q的测试原理。描述最新研制成功的△T·Q智能测试系统。     

热电致冷超微型组件

热电致冷超微型组件供各种探测器,各种电子系统元件及集成电路致冷和作恒温用。超微型组件体积小,所需要的电流及功率很小。热电致冷超微型组件由单级温差电池做在陶瓷衬底上而成。温差电池沿电流方向的     

同步轨道卫星用碲镉汞空间辐射致冷器

本文叙述冷却碲镉汞探测器阵列用的双级被动辐射致冷器的结构和性能特点。支承探测器阵列的致冷器,经光调和红外辐射计准直,该辐射计装在自旋-稳定的同步轨道卫星上。在轨道上,致冷器的轴向与地球自转轴平行,与太阳射线的夹角小于±23°。至今已有三台碲镉汞辐射致冷器达到指标,可供飞行使用。双级辐射致冷器能将多元探测器阵列冷却到70～95K,这要取决于探测器的偏压功率、辐射计温度、致冷器-太阳的几何方向以及热-光学元件表面上可能遭到的污染情况。通过一块处于环境温度的太阳隔板和装在致冷级上的去污染加热器,可尽量避免后两种现象引起的性能降低。探测器级加热器也可用作温度控制装置,以使探测器的响应率固定不变。在冷却探测器和发射宇宙飞船期间,予加载的级间支架使探测器保持光学准直。在将杜瓦瓶组件装入致冷器和辐射计之前后,都可在周围环境下用节流致冷器对探测器阵列作冷却试验。辐射致冷器的性能测试是在热真空室内用液氮致冷的黑体背景构成的模拟致冷空间进行的。     

用于冷却红外探测器的两级固体致冷器的研制与轨道运行

这里介绍用于星载红外辐射计的两级固体致冷器的研制与轨道运行。主要致冷剂是甲烷(CH_4),它将聚焦光学系统和探测器维持在64K。而第二级致冷剂是氨(NH_3),它将会聚光学系统的一些部分冷却到152K,并对CH_4提供绝热保护。致冷器和一个独特的收缩装置互连,允许放入探测器组件与致冷系统,而无须和致冷器进行光学和电学互连。该系统在雨云F号飞船上于1975年6月射入轨道,为上述辐射计提供了6个月的致冷温度,温度变化约1K。     

温差电致冷红外探测器的设计准则

在中等致冷温度(190～270K)下工作的红外探测器正在夜视、机载跟踪系统、舰载跟踪器和夜间观测装置上得到越来越多的应用。硫化铅、硒化铅、光电导碲镉汞和光伏碲镉汞单元探测器及阵列很适用于这些系统,而温差电致冷器则是产生这些探测器所需工作温度的一种常规方法。致冷器、封装和探测器的最新进展,已使整个工艺达到了高可靠性、长真空寿命和较高探测器灵敏度的水平。本文所述的一些选择方案和折衷方案有利于系统设计者使用温差电致冷的红外探测器。     

集成双热电致冷器超长线列InGaAs组件封装技术

为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求,通常采用多模块拼接的技术方案,实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面,通过多个模块拼接实现4 000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同时针对超长线列温度均匀性实现、拼接焦平面的共面性、拼接的工程可靠性开展研究,通过热电致冷器的拼接、热分析、冷板材料的选择、零件公差控制及微调节等技术手段,在工程上实现了超大冷面的温度均匀性控制在0.4℃以内;焦平面的共面性控制在0.020 mm以内。封装的超长线列InGaAs短波红外组件通过了冲击和随机振动实验,实验前后焦平面的共面性无明显变化,实现了清晰的地面成像。