近年來電子元器件功耗增大而尺寸減小,導(dǎo)致微小元件的熱流密度越來越大,傳統(tǒng)塊狀熱電制冷器已經(jīng)無法滿足需求。而微尺度薄膜熱電制冷器具有體積小,與電子元器件集成時不受體積限制等特點,可以滿足較大功率密度電子器件的散熱需求,特別適合用于解決微型電子器件的熱管理問題和進行溫控,成為熱電制冷領(lǐng)域的一個研究熱點。本文利用COMSOL Multiphysics仿真軟件建立了熱電薄膜制冷器多物理場耦合模型,同時考慮了湯姆遜效應(yīng)。研究了梯形、等腰三角形、斜升形、斜降形四種脈沖波形的瞬態(tài)過冷特性,對比了不同振幅、不同脈沖寬度時冷端溫度的變化趨勢,改變熱電單元臂長、熱端對流換熱系數(shù)以及冷端負載,并研究了變物性參數(shù)和接觸阻值的影響。仿真結(jié)果表明,不同于傳統(tǒng)塊狀熱電片,薄膜熱電單元脈沖響應(yīng)時間在1ms以內(nèi)。四種脈沖波形均能使熱電片制冷效果得到瞬時提高,當施加4mA的脈沖電流時,過冷溫差可達到9K,是穩(wěn)態(tài)時溫降的9倍。初始時電流較高,然后緩慢降低的脈沖波形過冷性能較好,且脈沖振幅越大,冷端可以達到的最低溫度越低,但同時最高溫度也相應(yīng)增大,恢復(fù)時間增長。本文還將熱電薄膜制冷器應(yīng)用于毫秒激光器的散熱,結(jié)果表明施加2倍于穩(wěn)態(tài)電流的梯形脈沖后,制冷效果比恒定電流時提高了69%左右。連續(xù)脈沖可以有效地降低激光器的芯片溫度,從而保證激光器正常工作。施加連續(xù)脈沖時,在第一個脈沖之后,過冷溫差稍有降低,但是隨著脈沖次數(shù)的增加,芯片溫度會呈現(xiàn)周期性變化。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN60;TB383.2
【部分圖文】：

薄膜型熱電模塊（8×8）
【參考文獻】

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本文編號：2883966