因為疫情的原因，春節后大家多被困在家里一段時間。但是在這期間小米同學沒閑著，雷布斯線上發布了沖擊高端市場的旗艦手機小米10，雖然我不算小米的粉絲，即使某些高管天天微博搞營銷口嗨煩到爆，但是一直對面相憨厚的技術人雷布斯頗有好感。今天聊聊發布會上的一個小產品，這名字取得好——冰封散熱背夾。

這個美女的顏值不錯！

產品價格129，不算便宜，但對手機真的發燒來說應該還比較實用。拋開產品宣傳中利用信息不對稱的一些夸大其詞，例如和電腦散熱器對比。我要講的是這個其實很常見的散熱產品的核心原理——半導體制冷技術TEC。那真的是一點也不高大上，一點也不黑科技。

核心就是圖中的制冷晶片，這是利用一個神奇的效應，根據電流方向決定散熱還是制冷，因為效率問題常用于各種小功率溫控場合，如激光器、探測器和各類便攜設備制冷等。甚至可以做個小冰箱。這個散熱夾明顯不用溫控，只是單向制冷而已，功率也不會很大。下面挖挖該技術原理與應用：

一、基本原理

賽貝克效應與珀爾貼效應：

賽貝克效應是指同一回路中的兩種金屬分別處于不同溫度時，會在回路中產生電流。

珀爾貼效應是指同一回路中的兩種金屬連接通電后，兩個金屬節點之間出現溫差。

顯然，這二者互為逆向效應。熱電偶測溫原理即源于此。

碲化鉍是目前TEC制冷器中應用最多的半導體材料，在實際應用中的結構為多個PN熱電偶對組合排列。

二、驅動設計

TEC的控制使用比較簡單，給電源就行，當然，一般還是需要溫度檢測回路的。

如果直接供電工作電壓，TEC會以最大功率工作，不同的功率會達到不同的溫差效果。而且和安裝及外部散熱關系甚大。可以實現零下數十度的低溫環境。

現在有不少成熟的IC控制器可以直接選用，如MAX的MAX8520，采用的是外部PID控制。

國產SLM的IC采用的是更加集成化的設計。

三、應用設計

TEC制冷器在現在的電子設備中應用非常廣泛，尤其是在小功率的精密溫度控制場合中。主要原因有幾點：

1、靜態制冷。只需要通電即可，沒有任何移動或流動物質。

2、體積小。對比于機械式制冷方式而言，體積優勢非常大。

3、可升溫可降溫。單一器件實現兩種功能，傳統制冷方式無法比擬。

4、控制精度高。通過熱敏電阻形成反饋控制，精度可以達到很高。

5、可靠性好。整體結構為固態基，運行時亦無干擾，運行壽命很長。

TEC的應用設計中最常見重要的一點是散熱設計，直接決定工作效果和使用壽命。一般散熱方式有幾種：

1、 自然對流。利用空間散熱，最重要的就是通風，并避免散熱干擾。

2、 強制對流。利用風扇等，充分考慮氣流方向，盡可能增大散熱面。

3、 液冷。最高效散熱，需要復雜結構和空間，特殊場合才會考慮。

安裝方式是決定可靠性的重要一點，常見安裝有幾種：

1、螺釘夾緊固定。用螺釘將TEC和結構體擠壓一起，需要保證接觸面的平整度，有時需要導熱硅脂，并且嚴格注意壓力強度。

2、樹脂膠黏結。這種方式使用簡單，直接黏結固化。但是考慮不同物質的熱膨脹系數差異，一般廠家不推薦在較大的TEC上使用，而且在真空中使用時也得注意避免漏氣。

3、焊接。直接將TEC焊接到結構上，最重要的是避免TEC過熱，有的廠家會推薦這種方式，直接利用TEC的加熱功能將自身焊接到結構上。同樣因為膨脹系數的原因，尺寸較大的應用中不建議使用。

TEC的實際結構：

四、技術小結

根據經驗，TEC的應用設計要點是在安裝和使用上。如安裝方式不當造成應力損壞，安裝不到位導致的散熱問題造成失效，使用環境的濕度太大，環境溫度過高等等。我們的產品中經常使用TEC，但是依然經常被各種偶然失效問題搞得摸不著頭腦，應用環境差異大，安裝生產過程管控難，解決這種問題恐怕只有多試驗驗證了。

在驅動設計中最好采取電壓和電流保護措施避免電應力損壞，TEC不算值錢，但是和它溫控相關的精密設備實在傷不起。因此在TEC的應用中應該多注意，最好咨詢對應廠家確定可靠的設計和應用工藝流程，目前供應廠家主要有大和熱磁、馬洛、菲爾德等。

本文作者：劍奏琴音 硬十獨家投稿