Термоэлектрическое устройство для охлаждения полупроводниковых приборов Советский патент 1981 года по МПК F25B21/02 

(54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ . ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к устройствам, работающим на эффекте Пельтье, и может быть использовано для охлаждения полупроводниковых приборов, ИК-приемников и электрорадиоприборов в радио и полупроводниковой тех- нике Известны термоэлектрические охладители, содержащие термоэлектрическую батарею, на холодных спаях которой установлен фоточувствительный элемент. Термобатарея размещена на теплоотводящем цоколе , Данные охладители обеспечивают улучшение параметров охлаждаемых при боров i однако имеют недостаток - в них н обеспечивается йепосредственный постоянный контакт между холодными спа ми термоэлектрической батареи и охла ждаемым фоточувствительным элементом в результате возникают нежелательные механические напряжения в местах сопряжения фоточувствительного элемента с примыкающими к нему конструкция ми охладителя, а также отрыв элемента от холодных спаев термоэлектрической батареи, что редет к его разрушению. Данный недостаток устранен в термоэлектрическом холодильнике, содержащем термоэлектрическую батарею и устройство для обеспечивания контак та между холодными спаями батареи и охлаждаемым объектом L В этом холодильнике устройство для обеспечения контакта мезхду холодными спаями термобатареи и охлаждаемым об- ектом выполнено в виде включенных в цепь термобатареи электромагнитных контактов, состоящих из катушек, укрепленных на поверхности охлаждаемого объекта, представляющеего собой теплоизолированную камеру, имеющую жесткую связь с внешним корп пустом холодильниками сердечников, установленных на теплоотводящем устройстве (радиаторе). При этом на каждую катушку навит один из токопроводов термобатареи таким образом, чтобы при проте.кании тока через токопровод сердечни из мягкого ферромагнетика втягивался в катушку. Этим достигается плотное примыкание холодных спаев термобатареи к охлаждаемому объекту. При отключении холодильника от сети сердеч ник возвращается в первоначальное положение и между охлаждаемым объектом и холодными спаями термобатаре образуется зазор« Описанное устройство обеспечивает не только уменьшение теплопритоков к охлаждаемому объекту от находящихся при повьппенной температуре горячих спаев отключенной после ее эксплуатации термобатареи, но и исключает возможность возникновения механических напряжений между холодными спаями термобатареи и охлаждаемым объектом, имеющим жесткую связь с вн шним корпусом холодильника. Однако включенные в цепь термобатареи электромагнитные контакты увеличивают мощность, потребляемую холодильником. Кроме того, применение электромагнитных контактов в термоэлектрических холодильниках, предназначенных для охлаждения полупроводниковых и электрорадиоприборов и элементов, например приемников излучения, зачастую не представляется в можным, так как противоречит .тп бованиям по микроминиатюризации, предъявляемым к таким холодильникам, неоправданно усложняет их конструкцию а также может стимулировать появлени в цепи приемника хаотических сигнало со случайными амплитудами и частотой т.е. так называемые шумы приемника. Наиболее близким к предложенному устройству является термоэлектрическое устройство для охлаждения полупроводниковых приборов, преимущественно ИК-приемников, .содержащее термоэлектрическую батарею, на холодных спаях которой установлен объект охлаждения, а горячие спаи снабжены радиатором и теплопроводным элементом з. Данное устройство хотя и экономи но (потребляет меньше электроэнергии) , однако некомпактно, а поэтому не может быть использовано непосредственно, в ИК-приемниках. Цель изобретения - повьппение эксплуатационной надежности при установке объекта охлаждения в корпус Цель достигается тем, что теплопроводный элемент выполнен в виде пластины, установленной между горячими спаями и радиатором и жестко присоединенной к ним. На чертеже изображено описываемое термоэлектрическое устройство. Устройство содержит термоэлектрическую батарею 1, имеющую холодные спаи 2 и горячие спаи 3, радиатор 4, объект 5 охлаждения, теплопроводный элемент, выполненньй в виде пластины 6. Охлаждаемый объект 5, который представляет собой фоточувствительный элемент, одной стороной через диэлектрическую подложку 7 с нанесенным на ней раствором приклеен к холодным спаям 2 термоэлектрической батареи, а другой - к фокону 8. Фокон 8 герметично вклеен в корпус 9, который вакуумно-плотно припаян к радиатору 4, имеющему хороший тепловой контакт с горячими спаями 3 термоэлектрической батареи. Батарея 1 и фоточувствительный элемент подсоединены к внешнему источнику питания через стеклометаллические выводы 10 и 11 соответственно. Термоэлектрическое устройство работает следующим образом. При включении его в сеть на горячих спаях 3 термобатареи i выделяется тепло. При этом вслествие хорошего теплового контакта с горячими спаями 3 термобатареи и радиатором 4 происходит линейное расширение теплопроводного элемента, т.е. увеличение толщины пластины 6, и компенсация температурной усадки термобатареи 1. При отключении устройства от сети толщяна пластины 6 уменьшается до первоначальных величин. В описываемом устройстве мощность, которая необходима для реализации заданной холодопроизводительнести, минимальна за счет исключения электромагнитных контактов и работа его с пластиной,.претерпевающей линей ное расширение, осуществляется с помощью тепловой энергии, вьщеляемой на горячих спаях термобатареи при эксплуатации холодильника. Толщина пластины при этом определяется усло-г вием компенсации величины сокращения высоты термобатареи при стационарном режиме работы по сравнению с ее .первоначальным (отключенным от сети состоянием.