ការអភិវឌ្ឍ និងការអនុវត្តម៉ូឌុលត្រជាក់កម្ដៅ ម៉ូឌុល TEC និងឧបករណ៍ត្រជាក់ Peltier ក្នុងវិស័យអុបតូអេឡិចត្រូនិច
ឧបករណ៍ត្រជាក់កម្ដៅ ម៉ូឌុលកម្ដៅ ម៉ូឌុល peltier (TEC) ដើរតួនាទីមិនអាចខ្វះបាននៅក្នុងវិស័យផលិតផលអុបតូអេឡិចត្រូនិក ជាមួយនឹងគុណសម្បត្តិពិសេសរបស់វា។ ខាងក្រោមនេះគឺជាការវិភាគអំពីការអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយរបស់វានៅក្នុងផលិតផលអុបតូអេឡិចត្រូនិក៖
I. វិស័យអនុវត្តស្នូល និងយន្តការនៃសកម្មភាព
1. ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពឡាស៊ែរយ៉ាងច្បាស់លាស់
• តម្រូវការសំខាន់ៗ៖ ឡាស៊ែរស៊ីមីកុងដុកទ័រ (LDS) ទាំងអស់ ប្រភពស្នប់ឡាស៊ែរជាតិសរសៃ និងគ្រីស្តាល់ឡាស៊ែរសភាពរឹង មានភាពរសើបខ្លាំងចំពោះសីតុណ្ហភាព។ ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពអាចនាំឱ្យ៖
• ការរសាត់នៃរលក៖ ប៉ះពាល់ដល់ភាពត្រឹមត្រូវនៃរលកនៃការទំនាក់ទំនង (ដូចជានៅក្នុងប្រព័ន្ធ DWDM) ឬស្ថេរភាពនៃដំណើរការសម្ភារៈ។
• ការប្រែប្រួលថាមពលទិន្នផល៖ កាត់បន្ថយភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃទិន្នផលប្រព័ន្ធ។
• ការប្រែប្រួលចរន្តកម្រិត៖ កាត់បន្ថយប្រសិទ្ធភាព និងបង្កើនការប្រើប្រាស់ថាមពល។
• អាយុកាលខ្លី៖ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់បង្កើនល្បឿនភាពចាស់នៃឧបករណ៍។
• ម៉ូឌុល TEC មុខងារម៉ូឌុលទែម៉ូអេឡិចត្រិច៖ តាមរយៈប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពរង្វិលជុំបិទជិត (ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាសីតុណ្ហភាព + ឧបករណ៍បញ្ជា + ម៉ូឌុល TEC ឧបករណ៍ត្រជាក់ TE) សីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការរបស់បន្ទះឈីបឡាស៊ែរ ឬម៉ូឌុលត្រូវបានធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាពនៅចំណុចល្អបំផុត (ជាធម្មតា 25°C ± 0.1°C ឬភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ជាងនេះ) ដោយធានាបាននូវស្ថេរភាពរលកពន្លឺ ទិន្នផលថាមពលថេរ ប្រសិទ្ធភាពអតិបរមា និងអាយុកាលប្រើប្រាស់បានយូរ។ នេះគឺជាការធានាជាមូលដ្ឋានសម្រាប់វិស័យដូចជាការទំនាក់ទំនងអុបទិក ដំណើរការឡាស៊ែរ និងឡាស៊ែរវេជ្ជសាស្ត្រ។
2. ការធ្វើឱ្យត្រជាក់នៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ/ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ
• តម្រូវការសំខាន់ៗ៖
• កាត់បន្ថយចរន្តងងឹត៖ អារេប្លង់ប្រសព្វអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ (IRFPA) ដូចជាហ្វូតូឌីយ៉ូដ (ជាពិសេសឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា InGaAs ដែលប្រើក្នុងការទំនាក់ទំនងជិតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ) ហ្វូតូឌីយ៉ូដអាវ៉ាឡង់ (APD) និងបារតកាដមីញ៉ូមតេលូរីត (HgCdTe) មានចរន្តងងឹតធំល្មមនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ ដែលកាត់បន្ថយសមាមាត្រសញ្ញាទៅនឹងសំឡេងរំខាន (SNR) និងភាពរសើបនៃការរកឃើញយ៉ាងខ្លាំង។
• ការទប់ស្កាត់សំឡេងរំខានកម្ដៅ៖ សំឡេងរំខានកម្ដៅរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាខ្លួនឯងគឺជាកត្តាចម្បងដែលកំណត់ដែនកំណត់នៃការរកឃើញ (ដូចជាសញ្ញាពន្លឺខ្សោយ និងការថតរូបភាពចម្ងាយឆ្ងាយ)។
• ម៉ូឌុលត្រជាក់កម្ដៅ មុខងារម៉ូឌុល Peltier (ធាតុ Peltier): ធ្វើឱ្យបន្ទះឈីបឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ឬកញ្ចប់ទាំងមូលត្រជាក់ដល់សីតុណ្ហភាពក្រោមបរិយាកាស (ដូចជា -40°C ឬទាបជាងនេះ)។ កាត់បន្ថយចរន្តងងឹត និងសំឡេងរំខានកម្ដៅយ៉ាងច្រើន និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពរសើប អត្រារកឃើញ និងគុណភាពរូបភាពរបស់ឧបករណ៍។ វាមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសសម្រាប់ឧបករណ៍ថតរូបភាពកម្ដៅអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដដែលដំណើរការខ្ពស់ ឧបករណ៍មើលឃើញពេលយប់ ស្ពិចត្រូម៉ែត្រ និងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាហ្វូតុងតែមួយទំនាក់ទំនងកង់ទិច។
៣. ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពនៃប្រព័ន្ធអុបទិក និងសមាសធាតុដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់
• តម្រូវការសំខាន់ៗ៖ សមាសធាតុសំខាន់ៗនៅលើវេទិកាអុបទិក (ដូចជាក្រឡាចត្រង្គ Bragg សរសៃអុបទិក តម្រង អ៊ីនធឺហ្វេរ៉ូម៉ែត្រ ក្រុមកែវភ្នែក ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD/CMOS) ងាយនឹងរងផលប៉ះពាល់ដោយការពង្រីកកម្ដៅ និងមេគុណសីតុណ្ហភាពសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ។ ការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពអាចបណ្តាលឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរប្រវែងផ្លូវអុបទិក ការរសាត់ប្រវែងប្រសព្វ និងការផ្លាស់ប្តូររលកពន្លឺនៅចំកណ្តាលតម្រង ដែលនាំឱ្យមានការធ្លាក់ចុះនៃដំណើរការប្រព័ន្ធ (ដូចជាការថតរូបភាពមិនច្បាស់ ផ្លូវអុបទិកមិនត្រឹមត្រូវ និងកំហុសក្នុងការវាស់វែង)។
• ម៉ូឌុល TEC ម៉ូឌុលត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី មុខងារ៖
• ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពសកម្ម៖ សមាសធាតុអុបទិកសំខាន់ៗត្រូវបានដំឡើងនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានចរន្តកំដៅខ្ពស់ ហើយម៉ូឌុល TEC (ឧបករណ៍ត្រជាក់ peltier ឧបករណ៍ peltier) ឧបករណ៍ទែម៉ូអេឡិចត្រិចគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពយ៉ាងច្បាស់លាស់ (រក្សាសីតុណ្ហភាពថេរ ឬខ្សែកោងសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់)។
• ការធ្វើឱ្យសីតុណ្ហភាពស្មើគ្នា៖ លុបបំបាត់ភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពនៅក្នុងឧបករណ៍ ឬរវាងសមាសធាតុនានា ដើម្បីធានាបាននូវស្ថេរភាពកម្ដៅនៃប្រព័ន្ធ។
• ទប់ទល់នឹងការប្រែប្រួលបរិស្ថាន៖ ទូទាត់សងសម្រាប់ផលប៉ះពាល់នៃការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពបរិស្ថានខាងក្រៅលើផ្លូវអុបទិកដែលមានភាពជាក់លាក់ខាងក្នុង។ វាត្រូវបានអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងវិសាលគមម៉ែត្រដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ តេឡេស្កុបតារាសាស្ត្រ ម៉ាស៊ីនថតចម្លងពន្លឺ មីក្រូទស្សន៍កម្រិតខ្ពស់ ប្រព័ន្ធចាប់សញ្ញាខ្សែកាបអុបទិក ជាដើម។
៤. ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព និងពន្យារអាយុកាលរបស់អំពូល LED
• តម្រូវការសំខាន់ៗ៖ អំពូល LED ថាមពលខ្ពស់ (ជាពិសេសសម្រាប់ការបញ្ចាំង ភ្លើងបំភ្លឺ និងការស្ងួតដោយកាំរស្មីយូវី) បង្កើតកំដៅយ៉ាងច្រើនក្នុងអំឡុងពេលប្រតិបត្តិការ។ ការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពនៃចំណុចប្រសព្វនឹងនាំឱ្យ៖
• ប្រសិទ្ធភាពពន្លឺថយចុះ៖ ប្រសិទ្ធភាពបំលែងអេឡិចត្រូអុបទិកត្រូវបានកាត់បន្ថយ។
• ការផ្លាស់ប្តូររលកពន្លឺ៖ ប៉ះពាល់ដល់ភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃពណ៌ (ដូចជាការបញ្ចាំង RGB)។
• ការថយចុះយ៉ាងខ្លាំងនៃអាយុកាល៖ សីតុណ្ហភាពចំណុចប្រសព្វគឺជាកត្តាសំខាន់បំផុតដែលប៉ះពាល់ដល់អាយុកាលរបស់អំពូល LED (ដោយធ្វើតាមគំរូ Arrhenius)។
• ម៉ូឌុល TEC, ឧបករណ៍ត្រជាក់ទែម៉ូអេឡិចត្រិច, ម៉ូឌុលទែម៉ូអេឡិចត្រិច មុខងារ៖ សម្រាប់កម្មវិធី LED ដែលមានថាមពលខ្ពស់ខ្លាំង ឬតម្រូវការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពយ៉ាងតឹងរ៉ឹង (ដូចជាប្រភពពន្លឺបញ្ចាំងជាក់លាក់ និងប្រភពពន្លឺថ្នាក់វិទ្យាសាស្ត្រ), ម៉ូឌុលទែម៉ូអេឡិចត្រិច, ម៉ូឌុលត្រជាក់ទែម៉ូអេឡិចត្រិច, ឧបករណ៍ peltier, ធាតុ peltier អាចផ្តល់នូវសមត្ថភាពត្រជាក់សកម្មដែលមានថាមពលខ្លាំង និងច្បាស់លាស់ជាងឧបករណ៍កម្តៅបែបប្រពៃណី ដោយរក្សាសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រសព្វ LED ក្នុងចន្លោះសុវត្ថិភាព និងមានប្រសិទ្ធភាព រក្សាទិន្នផលពន្លឺខ្ពស់ វិសាលគមមានស្ថេរភាព និងអាយុកាលប្រើប្រាស់បានយូរបំផុត។
II. ការពន្យល់លម្អិតអំពីគុណសម្បត្តិដែលមិនអាចជំនួសបាននៃម៉ូឌុល TEC ម៉ូឌុលទែរម៉ូអេឡិចត្រិច ឧបករណ៍ទែរម៉ូអេឡិចត្រិច (ឧបករណ៍ត្រជាក់ peltier) នៅក្នុងកម្មវិធីអេឡិចត្រូនិចអុបតូ
១. សមត្ថភាពគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពដ៏ជាក់លាក់៖ វាអាចសម្រេចបានការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពដែលមានស្ថេរភាពជាមួយនឹងភាពជាក់លាក់ ±០.០១អង្សាសេ ឬខ្ពស់ជាងនេះ ដែលលើសពីវិធីសាស្ត្ររំលាយកំដៅអកម្ម ឬសកម្មដូចជាការត្រជាក់ដោយខ្យល់ និងការត្រជាក់ដោយរាវ ដែលបំពេញតាមតម្រូវការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពយ៉ាងតឹងរ៉ឹងនៃឧបករណ៍អុបតូអេឡិចត្រូនិច។
2. គ្មានផ្នែកដែលផ្លាស់ទី និងគ្មានសារធាតុត្រជាក់៖ ប្រតិបត្តិការរឹង គ្មានការជ្រៀតជ្រែកនៃរំញ័ររបស់ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ ឬកង្ហារ គ្មានហានិភ័យនៃការលេចធ្លាយសារធាតុត្រជាក់ ភាពជឿជាក់ខ្ពស់បំផុត មិនត្រូវការការថែទាំ សមរម្យសម្រាប់បរិស្ថានពិសេសដូចជាកន្លែងទំនេរ និងកន្លែងទំនេរ។
៣. ការឆ្លើយតបរហ័ស និង ភាពអាចបញ្ច្រាស់បាន៖ តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរទិសដៅចរន្ត របៀបត្រជាក់/កំដៅអាចត្រូវបានប្តូរភ្លាមៗ ជាមួយនឹងល្បឿនឆ្លើយតបលឿន (គិតជាមិល្លីវិនាទី)។ វាស័ក្តិសមជាពិសេសសម្រាប់ការដោះស្រាយជាមួយនឹងបន្ទុកកម្ដៅបណ្តោះអាសន្ន ឬកម្មវិធីដែលត្រូវការវដ្តសីតុណ្ហភាពច្បាស់លាស់ (ដូចជាការធ្វើតេស្តឧបករណ៍)។
៤. ការបង្រួមទំហំ និងភាពបត់បែន៖ រចនាសម្ព័ន្ធបង្រួម (កម្រាស់កម្រិតមីលីម៉ែត្រ) ដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ និងអាចត្រូវបានរួមបញ្ចូលយ៉ាងបត់បែនទៅក្នុងការវេចខ្ចប់កម្រិតបន្ទះឈីប កម្រិតម៉ូឌុល ឬកម្រិតប្រព័ន្ធ ដោយសម្របខ្លួនទៅនឹងការរចនាផលិតផលអុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានកម្រិតលំហផ្សេងៗ។
៥. ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពក្នុងស្រុកយ៉ាងច្បាស់លាស់៖ វាអាចធ្វើឱ្យត្រជាក់ ឬកំដៅចំណុចក្តៅជាក់លាក់បានយ៉ាងច្បាស់លាស់ដោយមិនចាំបាច់ធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធទាំងមូលត្រជាក់ ដែលបណ្តាលឱ្យមានសមាមាត្រប្រសិទ្ធភាពថាមពលខ្ពស់ និងការរចនាប្រព័ន្ធកាន់តែសាមញ្ញ។
III. ករណីដាក់ពាក្យ និងនិន្នាការអភិវឌ្ឍន៍
• ម៉ូឌុលអុបទិក៖ ម៉ូឌុល Micro TEC (ម៉ូឌុលត្រជាក់មីក្រូទែរម៉ូអេឡិចត្រិច ម៉ូឌុលត្រជាក់ទែរម៉ូអេឡិចត្រិច ឡាស៊ែរ DFB/EML ត្រូវបានប្រើជាទូទៅនៅក្នុងម៉ូឌុលអុបទិក pluble 10G/25G/100G/400G និងអត្រាខ្ពស់ជាងនេះ (SFP+, QSFP-DD, OSFP) ដើម្បីធានាបាននូវគុណភាពលំនាំភ្នែក និងអត្រាកំហុសប៊ីតក្នុងអំឡុងពេលបញ្ជូនចម្ងាយឆ្ងាយ។
• LiDAR៖ ប្រភពពន្លឺឡាស៊ែរ Edge-emitting ឬ VCSEL នៅក្នុងរថយន្ត និងឧស្សាហកម្ម LiDAR តម្រូវឱ្យមានម៉ូឌុល TEC thermoelectric cooling modules, thermoelectric coolers, ម៉ូឌុល peltier ដើម្បីធានាបាននូវស្ថេរភាពជីពចរ និងភាពត្រឹមត្រូវនៃជួរ ជាពិសេសនៅក្នុងសេណារីយ៉ូដែលត្រូវការការរកឃើញចម្ងាយឆ្ងាយ និងគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់។
• ឧបករណ៍ថតរូបភាពកម្ដៅអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ៖ អារេប្លង់ប្រសព្វមីក្រូរ៉ាឌីយ៉ូម៉ែត្រ (UFPA) កម្រិតខ្ពស់ដែលមិនត្រជាក់ ត្រូវបានធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាពនៅសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការ (ជាធម្មតា ~32°C) តាមរយៈដំណាក់កាលម៉ូឌុលត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនីម៉ូឌុល TEC តែមួយ ឬច្រើន ដែលកាត់បន្ថយសំឡេងរំខាននៃការរសាត់សីតុណ្ហភាព។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកមធ្យម/រលកវែងក្នុងទូរទឹកកក (MCT, InSb) ត្រូវការការត្រជាក់ជ្រៅ (-196°C ត្រូវបានសម្រេចដោយទូរទឹកកក Stirling ប៉ុន្តែនៅក្នុងកម្មវិធីខ្នាតតូច ម៉ូឌុលកម្ដៅអគ្គិសនីម៉ូឌុល TEC ម៉ូឌុល peltier អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការត្រជាក់មុន ឬការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពបន្ទាប់បន្សំ)។
• ការរកឃើញពន្លឺហ្វ្លុយអូរីសស្យុងជីវសាស្រ្ត/ស្ពិចត្រូម៉ែត្ររ៉ាម៉ាន៖ ការធ្វើឱ្យកាមេរ៉ា CCD/CMOS ឬបំពង់ហ្វូតូម៉ាល់ទីបលីយេ (PMT) ត្រជាក់ជួយបង្កើនដែនកំណត់នៃការរកឃើញ និងគុណភាពរូបភាពនៃសញ្ញាហ្វ្លុយអូរីសស្យុង/រ៉ាម៉ានខ្សោយយ៉ាងខ្លាំង។
• ការពិសោធន៍អុបទិកកង់ទិច៖ ផ្តល់បរិយាកាសសីតុណ្ហភាពទាបសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាហ្វូតុងតែមួយ (ដូចជាខ្សែណាណូដែលមានចរន្តអគ្គិសនីខ្ពស់ SNSPD ដែលតម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាពទាបបំផុត ប៉ុន្តែ Si/InGaAs APD ជាទូទៅត្រូវបានត្រជាក់ដោយម៉ូឌុល TEC ម៉ូឌុលត្រជាក់ទែរម៉ូអេឡិចត្រិច ម៉ូឌុលទែរម៉ូអេឡិចត្រិច ឧបករណ៍ត្រជាក់ TE) និងប្រភពពន្លឺកង់ទិចមួយចំនួន។
• និន្នាការអភិវឌ្ឍន៍៖ ការស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍ម៉ូឌុលត្រជាក់កម្ដៅ ឧបករណ៍កម្ដៅ ម៉ូឌុល TEC ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ (តម្លៃ ZT កើនឡើង) តម្លៃទាប ទំហំតូចជាង និងសមត្ថភាពត្រជាក់ខ្លាំងជាង។ រួមបញ្ចូលគ្នាកាន់តែជិតស្និទ្ធជាមួយបច្ចេកវិទ្យាវេចខ្ចប់ទំនើប (ដូចជា 3D IC, Co-Packaged Optics); ក្បួនដោះស្រាយគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពឆ្លាតវៃបង្កើនប្រសិទ្ធភាពថាមពល។
ម៉ូឌុលត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី ឧបករណ៍ត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី ម៉ូឌុលកម្ដៅអគ្គិសនី ធាតុ peltier ឧបករណ៍ peltier បានក្លាយជាសមាសធាតុគ្រប់គ្រងកម្ដៅស្នូលនៃផលិតផលអុបតូអេឡិចត្រូនិកដំណើរការខ្ពស់ទំនើប។ ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពច្បាស់លាស់ ភាពជឿជាក់នៃស្ថានភាពរឹង ការឆ្លើយតបរហ័ស និងទំហំតូច និងភាពបត់បែនរបស់វា ដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមសំខាន់ៗដូចជា ស្ថេរភាពនៃរលកឡាស៊ែរ ការកែលម្អភាពរសើបរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ការទប់ស្កាត់ការរសាត់កម្ដៅនៅក្នុងប្រព័ន្ធអុបទិក និងការថែរក្សាដំណើរការ LED ថាមពលខ្ពស់។ នៅពេលដែលបច្ចេកវិទ្យាអុបតូអេឡិចត្រូនិកវិវត្តឆ្ពោះទៅរកដំណើរការខ្ពស់ ទំហំតូចជាង និងកម្មវិធីកាន់តែទូលំទូលាយ ម៉ូឌុល TEC ឧបករណ៍ត្រជាក់ peltier ម៉ូឌុល peltier នឹងបន្តដើរតួនាទីដែលមិនអាចជំនួសបាន ហើយបច្ចេកវិទ្យារបស់វាក៏កំពុងច្នៃប្រឌិតឥតឈប់ឈរដើម្បីបំពេញតម្រូវការដែលកាន់តែកើនឡើង។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ មិថុនា-០៣-២០២៥
