A medida que aumenta la conciencia de las personas sobre el consumo de energía y la protección del medio ambiente, las tecnologías de refrigeración tradicionales están siendo gradualmente reemplazadas por nuevas tecnologías de refrigeración. Entre ellas, la tecnología de refrigeración termoeléctrica de semiconductores ha atraído considerable atención de los investigadores debido a su eficiencia, bajo consumo de energía y respeto por el medio ambiente.

La fabricación de dispositivos de refrigeración termoeléctrica de semiconductores requiere materiales y procesos especiales. Actualmente, los materiales semiconductores comúnmente utilizados incluyen silicio, germanio y seleniuro de indio. Entre ellos, el silicio y el germanio tienen buena resistencia al calor y son fáciles de procesar y fabricar, lo que los convierte en elecciones ideales para dispositivos de refrigeración termoeléctrica de semiconductores.

Al seleccionar materiales, es crucial elegir materiales apropiados según sus propiedades. La dureza, la densidad, el punto de fusión, la conductividad eléctrica, la conductividad térmica y el coeficiente de expansión térmica son factores que deben considerarse. Además, hay dos puntos clave que deben tenerse en cuenta en la selección de materiales: primero, si el material tiene un buen rendimiento termoeléctrico; y segundo, si el material es fácil de dopar y modificar.

El proceso de fabricación de dispositivos de refrigeración termoeléctrica de semiconductores incluye principalmente tres aspectos: preparación de obleas, grabado e interconexión de interfaces. Los métodos de preparación de obleas incluyen crecimiento de cristal único, preparación de películas delgadas, implantación de iones y dopaje. El crecimiento de cristal único se realiza a altas temperaturas y requiere orientación de la oblea para controlar la forma, dirección y tamaño del cristal para garantizar la calidad del cristal. La preparación de películas delgadas implica crear materiales de película delgada a través de métodos como sputtering por magnetrón, electroplating y deposición por pulverización. Este método tiene la ventaja de ser aplicable a varios materiales y tener requisitos bajos para el equipo de producción. La implantación de iones se refiere a inyectar iones liberados de la oblea original o del material de película delgada en otro material para alterar sus propiedades, mientras que el dopaje implica agregar elementos de impurezas durante el proceso de fabricación para ajustar sus propiedades eléctricas.

El grabado se refiere al método de eliminar partes no deseadas mediante reacciones químicas para formar el sustrato del dispositivo de refrigeración termoeléctrica de semiconductores. Los métodos de grabado comunes incluyen grabado físico y grabado químico. El grabado físico utiliza partículas de alta velocidad para impactar el objetivo, causando cambios físicos o químicos para procesar la oblea, mientras que el grabado químico utiliza sustancias químicas para corroer el material.

La interconexión de interfaces se refiere a conectar el dispositivo de refrigeración termoeléctrica de semiconductores con otros circuitos o dispositivos. Los métodos comunes incluyen soldadura y adhesión. La soldadura implica calentar un material de relleno y el chip hasta que el relleno se derrite y se solidifica para crear una unión metálica, mientras que la adhesión implica presionar la oblea o el dispositivo contra un sustrato para asegurar un buen contacto entre sus materiales, permitiendo la transferencia de carga o calor.

En resumen, la elección de materiales y procesos de fabricación para dispositivos de refrigeración termoeléctrica de semiconductores tiene un impacto significativo en el rendimiento y la eficiencia de las placas de refrigeración. La implementación de un proceso de fabricación científicamente riguroso es crucial para mejorar el rendimiento de los sistemas de refrigeración.