Bis 300 W Wärmeleistung Peltiermodule erobern neue Märkte

Die fehlertoleranten Peltiermodule von AMS Technologies erreichen Temperaturdifferenzen bis 210 K.
Die fehlertoleranten Peltiermodule von AMS Technologies erreichen Temperaturdifferenzen bis 120 K.

Sehr hohe Temperaturdifferenzen von bis zu 120 K ermöglichen die neuen Peltiermodule im Programm von AMS Technologies.

AMS Technologies zielt damit vor allem auf den Einsatz für die Kühlung von Leistungshalbleitern und Laserdioden ab. Es ergeben sich aber auch interessante neue Anwendungsfelder: Während thermoelektrische Kühlelemente (TECs) bisher in kleinen Systemen dazu verwendet wird, kühle Dinge kühl zu halten, können die neuen auch in Tiefkühlsystemen bis zu -100 °C Einsatz finden. Denn die TECs des amerikanischen Herstellers Sheetak heben die erreichbaren Temperaturdifferenzen zwischen Heiß- und Kaltseite auf ein neues Niveau.

Gegenüber Standardmodulen mit vergleichbaren Abmessungen weisen sie einen 30 Prozent  bis 100 Prozent besseren Wirkungsgrad (COP – Coefficient of Performance) auf und können bis zu 300 W Wärmeleistung bewältigen.

Während die meisten Peltiermodule wie eine Reihenschaltung von p- und n-artigen Einzelelementen aufgebaut sind, basiert diese neue Technologie auf einem dreidimensionalen »Mix-and-Match«-Layout. Das ermöglicht gegenüber der herkömmlichen Technik bei gleicher Bauhöhe um mindestens 25 Prozent höhere Temperaturdifferenzen bis zu 120 Kelvin. Solche Temperaturunterschiede ließen sich in der bisherigen Technik nur durch höhere Peltier-Kaskaden erreichen.

Durch den Einsatz von nanostrukturiertem Material lässt sich die Höhe der einzelnen Peltierelemente auf bis zu 0,25 mm reduzieren. Auf dieser Grundlage können Peltiermodule mit sehr hohen Leistungsdichten oder aber sehr geringer Dicke realisiert werden. Bei mittlerer Temperaturdifferenz, also etwa 50 K bis 70 K, führt die neue Technik zu einer deutlichen Steigerung der Effizienz bzw. des »Coefficient of Performance« (COP) um 30 Prozent bis 100 Prozent.

Die thermoelektrische Kühlelemente (TECs) sind in einem Perkolationslayout aufgebaut: Der Ausfall eines der Einzelelemente führt nicht zu einem Totalausfall des gesamten Moduls wie bei einer herkömmlichen p/n-Reihenschaltung, sondern das Peltiermodul arbeitet mit leicht verringerter Performance weiter. und somit fehlertolerant.