半導(dǎo)體行業(yè)持續(xù)發(fā)展,環(huán)境可持續(xù)性與空間效率正驅(qū)動(dòng)著創(chuàng)新浪潮.在取得重大突破的技術(shù)中,熱電溫控技術(shù)尤為突出——這種固態(tài)解決方案將快速精準(zhǔn)的熱管理與無制冷劑運(yùn)行相結(jié)合.

熱電技術(shù)基礎(chǔ)

熱電（TE）模塊（通常稱為帕爾帖器件）是一種固態(tài)組件,通過利用帕爾帖效應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱量管理.其核心由摻雜的碲化鉍半導(dǎo)體片陣列構(gòu)成,通過摻雜使正負(fù)電荷載體分別主導(dǎo)電流傳輸.正負(fù)片對置于兩塊金屬化陶瓷板之間,這些陶瓷板既是半導(dǎo)體片的基礎(chǔ)平臺(tái).也承載著連接片體的微型導(dǎo)電引腳.晶粒,引腳與基板由此形成分層結(jié)構(gòu).當(dāng)直流電施加時(shí),載流子在結(jié)點(diǎn)間遷移,實(shí)現(xiàn)熱量從一側(cè)向另一側(cè)轉(zhuǎn)移."冷面"吸收熱能實(shí)現(xiàn)局部冷卻,"熱面"則散發(fā)熱量.通過反轉(zhuǎn)電壓極性,可切換冷熱面功能,使同一器件兼具加熱與制冷特性.

熱電溫度控制單元（TCU）解析

在半導(dǎo)體制造中,TCU通常通過將P型與N型元件串聯(lián)連接,同時(shí)并聯(lián)排列以實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)（見下圖）.

這種常被稱為"熱電偶"的結(jié)構(gòu)中,TCU的冷端直接貼合發(fā)熱元件吸收熱量,熱端則連接散熱器或液冷板進(jìn)行散熱.與依賴機(jī)械壓縮機(jī)和化學(xué)制冷劑的傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)不同,熱電TCU通過電荷載流子的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移.這種固態(tài)方案簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu),最大限度降低了故障風(fēng)險(xiǎn).此外,當(dāng)集成多個(gè)珀?duì)柼骷r(shí),整體制冷（或制熱）能力可隨施加電流線性提升.由于這些TCU緊貼熱源安裝,熱滯后現(xiàn)象得以最小化,從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和增強(qiáng)的溫度穩(wěn)定性——這些特性對精密半導(dǎo)體工藝至關(guān)重要.

為何半導(dǎo)體制造商轉(zhuǎn)向熱電冷卻

隨著法規(guī)趨嚴(yán)（例如《基加利修正案》逐步淘汰氫氟碳化合物）,半導(dǎo)體工廠日益重視環(huán)保型冷卻解決方案.熱電冷卻單元提供無制冷劑的替代方案,使其成為傳統(tǒng)熱交換器難以適用的場景中的理想選擇.這類系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)溫度控制方面表現(xiàn)優(yōu)秀.通過調(diào)節(jié)輸入電流,熱電系統(tǒng)能快速調(diào)整制冷功率.在應(yīng)對突發(fā)熱負(fù)荷變化時(shí)仍能維持工藝條件.此外,熱電冷卻裝置因省去笨重的制冷組件,體積遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)壓縮機(jī)系統(tǒng).這種緊湊性不僅提供更靈活的安裝方案,更能為潔凈室或子潔凈室節(jié)省寶貴空間.

半導(dǎo)體冷卻的未來

熱電解決方案熱電技術(shù)為半導(dǎo)體行業(yè)提供了吸引力的解決方案.通過實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn),可靠且環(huán)保的溫度控制,熱電冷卻單元有效應(yīng)對了能效與空間限制的雙重挑戰(zhàn).例如基于成熟帕爾帖技術(shù)的LAUDASEMISTAT熱電工藝恒溫器,可在實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)熱管理的同時(shí),較傳統(tǒng)系統(tǒng)節(jié)能高達(dá)90%.其無制冷劑設(shè)計(jì)與緊湊的2.5升流體儲(chǔ)液罐,有效降低了運(yùn)營成本并減少了環(huán)境影響.在精密溫度控制至關(guān)重要的應(yīng)用場景中,LAUDASEMISTAT等熱電解決方案為半導(dǎo)體制造需求量身定制了強(qiáng)健,高效且可持續(xù)的解決方案.