با افزایش آگاهی مردم در مورد مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست، فناوری‌های سنتی خنک‌سازی به تدریج با فناوری‌های جدید خنک‌سازی جایگزین می‌شوند. در میان آن‌ها، فناوری خنک‌سازی ترموالکتریک نیمه‌هادی به دلیل کارایی، مصرف کم انرژی و دوستدار محیط زیست بودن، توجه زیادی از محققان را جلب کرده است.

ساخت دستگاه‌های خنک‌کننده ترموالکتریک نیمه‌هادی نیاز به مواد و فرآیندهای خاص دارد. در حال حاضر، مواد نیمه‌هادی رایج شامل سیلیکون، ژرمانیم و سلنید ایندیوم هستند. از میان این مواد، سیلیکون و ژرمانیم دارای مقاومت حرارتی خوبی هستند و به راحتی قابل پردازش و ساخت هستند و این امر آن‌ها را به انتخاب‌های ایده‌آل برای دستگاه‌های خنک‌کننده ترموالکتریک نیمه‌هادی تبدیل می‌کند.

در انتخاب مواد، انتخاب مواد مناسب بر اساس ویژگی‌های آن‌ها بسیار مهم است. سختی، چگالی، نقطه ذوب، رسانایی الکتریکی، رسانایی حرارتی و ضریب انبساط حرارتی همه عواملی هستند که باید در نظر گرفته شوند. همچنین، در انتخاب مواد باید به دو نکته توجه کرد: اول، آیا ماده دارای عملکرد ترموالکتریک خوبی است؛ و دوم، آیا ماده به راحتی قابل دوپینگ و اصلاح است.

فرآیند ساخت دستگاه‌های خنک‌کننده ترموالکتریک نیمه‌هادی عمدتاً شامل سه جنبه آماده‌سازی ویفر، حکاکی و اتصال رابط‌ها است. روش‌های آماده‌سازی ویفر شامل رشد بلور تک، تهیه فیلم نازک، کاشت یون و دوپینگ است. رشد بلور تک در دماهای بالا انجام می‌شود و نیاز به جهت‌دهی ویفر برای کنترل شکل، جهت و اندازه بلور دارد تا کیفیت بلور تضمین شود. روش تهیه فیلم نازک شامل ایجاد مواد فیلم نازک از طریق روش‌هایی مانند اسپاترینگ مغناطیسی، الکتروپلیتینگ و رسوب‌گذاری اسپری است. این روش دارای مزیت این است که برای مواد مختلف قابل اعمال است و نیازهای تجهیزات تولید پایین است. کاشت یون به معنای تزریق یون‌های آزاد شده از ویفر اصلی یا ماده فیلم نازک به یک ماده دیگر برای تغییر ویژگی‌های آن است، در حالی که دوپینگ شامل افزودن عناصر ناخالصی در طول فرآیند ساخت برای تنظیم ویژگی‌های الکتریکی آن است.

حکاکی به معنای حذف قسمت‌های ناخواسته از طریق واکنش‌های شیمیایی برای تشکیل زیرساخت دستگاه خنک‌کننده ترموالکتریک نیمه‌هادی است. روش‌های حکاکی رایج شامل حکاکی فیزیکی و حکاکی شیمیایی است. حکاکی فیزیکی از ذرات با سرعت بالا برای برخورد به هدف استفاده می‌کند و تغییرات فیزیکی یا شیمیایی ایجاد می‌کند تا ویفر را پردازش کند، در حالی که حکاکی شیمیایی از مواد شیمیایی برای خوراندن ماده استفاده می‌کند.

اتصال رابط‌ها به معنای اتصال دستگاه خنک‌کننده ترموالکتریک نیمه‌هادی به سایر مدارها یا دستگاه‌ها است. روش‌های رایج شامل لحیم‌کاری و چسباندن است. لحیم‌کاری شامل گرم کردن ماده پرکننده و تراشه تا زمانی است که ماده پرکننده ذوب شود و جامد شود و یک اتصال فلزی ایجاد کند، در حالی که چسباندن شامل فشار دادن ویفر یا دستگاه به یک زیرساخت است تا اطمینان حاصل شود که مواد آن‌ها در وضعیت تماس خوبی قرار دارند و به این ترتیب بار یا حرارت منتقل می‌شود.

به طور کلی، انتخاب مواد و فرآیندهای ساخت برای دستگاه‌های خنک‌کننده ترموالکتریک نیمه‌هادی تأثیر قابل توجهی بر عملکرد و کارایی صفحات خنک‌کننده دارد. اجرای یک فرآیند ساخت علمی و دقیق، برای بهبود عملکرد سیستم‌های خنک‌کننده بسیار حیاتی است.

اگر به اطلاعات بیشتری نیاز دارید یا سوال دیگری دارید، خوشحال می‌شوم کمک کنم!