【经验】如何检测半导体制冷片是否失效？

时间： 2023-06-16 来源：世强

技术问答

TEC是根据半导体的珀尔帖效应制作的热交换模块，其内部结构中的P型半导体与N型半导体依次串联，在两面分别起到制冷与加热的效果，当施加的直流电方向改变时，冷热面交换。在使用TEC进行研发过程中出现使用异常问题时，工程师希望能检查TEC是否失效。那么具体该如何操作呢，本文以II-VI MARLOW的单级热电模块 XLT2435为例，讲解如何快速判断TEC失效与否，其尺寸与参数如下图所示。

首先，由于TEC的珀尔帖效应，当两面存在温度差时会产生电动势，所以一方面需要使用数字电桥（LCR测试仪）进行测试ACR值，建议使用1kHz@1V进行测试；另一方面在检测时两端温度需要保持均匀且一致，切记不能拿在手上测试，放在温度稳定的平面上进行测试，减少测试过程温度波动。

接下来如何判断测得的ACR值是否正常呢？对于每一款TEC，在规格书中会标注ACR值，如上图XLT2435的ACR在27℃时为1.69Ω，此值为理论值，实际±12%均为正常。某些TEC在出厂时都会测试其27℃下的交流电阻值ACR标注在TEC陶瓷表面，如果有可以此为参考。然而，并不是所有测试环境都刚好达到27℃，在27±10℃以内可通过如下方式推算对应温度下的ACR值：温度每升高1℃，ACR值约增加0.5%，反之亦然。

除了ACR值的大小以外，ACR值在测试过程中波动情况更值得关注。由于ACR值本身具有±12%的偏差，有时候TEC损坏了，如晶粒破裂、虚焊等，导致阻值发生变化，但又在此范围内，此时可以通过如下手段进行测试排查。在无外界干扰下，ACR值在持续测试过程中，若阻值变化超过3%-5%，那么该TEC可能损坏，此时，需更进一步地在测试过程中，可以对TEC表面施加1-3磅的点压力，如使用橡皮按压对TEC陶瓷表面各处进行按压，如果在某个位置按压后ACR值发生超过0.02Ω的变化，那么该位置可能出现问题，该TEC损坏。

以上便是检测TEC是否失效的有效手段，若TEC正常而系统失效，可以检查导热界面材料是否失效，散热系统是否正常等，如有需要可联系世强工作人员进行技术支持；如果是TEC选型不当或系统设计不佳导致TEC无法达到预期效果，也可以联系我们进行选型、设计、热仿真模拟等。

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II-VI MARLOW单级制冷片/模块选型表

涵盖0.16-62.5mm全尺寸，温升高至146℃，最高功率206W的TEC。

产品型号	品类	ΔT°C-Vacuum {N2 (50°C)}	ΔT N2 (27°C)	Qmax 27°C (watts)	Imax 27°C (amps)	Vmax 27°C (volts)	Base Ceramic Width (MM)	Base Ceramic Length (MM)	Top Ceramic Width (MM)	Top Ceramic Length (MM)	Module Height (MM)
NL1020T-01AC	TEC 单级制冷片	72	64	0.9	1.8	0.8	0.16	0.16	0.16	0.16	0.085

选型表 - II-VI MARLOW 立即选型

II-VI Marlow（马洛）医疗标准产品选型指南

目录- Medical Standard Products

型号- RC12-6-01L,SP1975-03AC,RC12-8-01,XLT2479-18AC,LCC12-10-01,XLT2435-03AC,XLT2398,XLT2420-01LS,XLT2423-31AC,XLT2441,XLT2462,XLT2483,XLT2461,XLT12-6-01LS,RC6-2.5-01L,RC3-4-01LS,XLT2416-04AC,XLT2419-08AC,XLT2421-03AC,RC3-2.5-01LS,XLT3-8-01LS,RC12-2.5-01L,XLT2427-31AC,XLT2389,XLT2422,RC12-4-01L,RC3-8-01LS,RC24-3,RC24-4,RC3-6-01LS,XLT2418-03AC,XLT2391,XLT2396,XLT2451,TR060-6.5-40

选型指南 - II-VI MARLOW - 2017/9/27 PDF 英文下载

II-VI MARLOW温度循环器选型表

II-VI MARLOW温度循环器/Thermocycler选型表，提供单级热电模块、单级热电冷却器选型，Imax 27°C (amps)：3.7-19，Vmax 27°C(volts)：3.5V-15.8V

产品型号	品类	Imax 27°C (amps)	Vmax 27°C(volts)	△Tmax N2(27°C)	Qmax 27°C(watts)	Base Ceramic Width (mm)	△TN2(50°C)
LCC12-8-OILS	Thermocycler	7.4	14.7	66	71	40	74

选型表 - II-VI MARLOW 立即选型

II-VI Marlow（马洛） RC12-6 单级半导体制冷片数据手册

型号- RC12-6-09S,RC12-6-01L,RC12-6-01,RC12-6-06LS,RC12-6-11LS,RC12-6-01LS,RC12-6-01S,RC12-6

数据手册 - II-VI MARLOW - 2017年10月25日 PDF 英文下载

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型号- NL1023T-02AC,NL1023T-01AC,NL1023T-04AC,NL1023T-03AC,NL1023T

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型号- XLT2444-34AC,XLT2444

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型号- XLT2435-36AC,XLT2435-04AC,XLT2435-03AC,XLT2435

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描述- Technical Data Sheet for XLT2435 Single-Stage Thermoelectric Module.

型号- XLT2435-36AC,XLT2435-03AC,XLT2435

数据手册 - II-VI MARLOW - REV 3 PDF 英文下载

Thermoelectric Modules Single-stage

型号- SP5025-01AC,RC12-6-01,SP1975-02AC,RC12-2.5-01,XLT2423-31AC,NL2021T-01AC,SP1848-03AC,XLT2419-03AC,NL1012T-01AC,SP5255-01AC,NL2011T-01AC,XLT2421-03AC,NL1020T-01AC,RC6-2.5-01,TG12-8,SP5162-01AC,NL3040-01BC,TG12-6,TG12-4,ST3684-01,SP5384-01AC,TG12-2.5,NL2012T-01AC,XLT2418-03AC,NL1023T-01AC,ST3384-01,NL3021T-01AC,RC6-6-01,RC3-6-01,NL1011T-01AC,RC12-8-01,NL2063T-01AB,NL1021T-01AC,RC12-4-01,RC6-8-01,NL4012T-03BC,XLT2422-01L,SP2402-01AB,SE6020,SP5083-03AC,SP2394-01AB,XLT2420-01L,RC3-2.5-01,SP2503-03AC,XLT2416-03AC,NL4040-01BC,MI6030-01BC,NL1025T-01AC,SP5446-01AC,NL1010T-01AC,NL1013T-01AC,NL2064T-AB,NL2022T-01AC,SP2085-01AC,NL3026T-01AC,RC6-4-01,RC3-8-01,RC3-4-01

快速参考指南 - II-VI MARLOW PDF 英文下载