Sensor kühlen

[j. c. (jesuschristus)]

Hallo,

ich habe einen Lichtsensor, den ich zur Rauschreduktion kühlen möchte.
Er ist 1x1 cm groß und ich habe auch entsprechende Peltiers. Allerdings 
würde ich gern zweistufig kühlen. Wie groß sollte die zweite Platte sein 
und was empfiehlt sich, um die Wärme gut zu verteilen?
Hat jemand eine Ahnung, welche Temperatur dabei realistisch ist? Der 
Sensor ist isoliert und erzeugt selbst nur ein paar mW.

[Purzel (Gast)]

Das Problem, ist dass das Widerstands Rauschen proportional zur 
Temperatur ist. Also halbe Temoeratur, halbes Rauschen. Das Rauschen 
nimmt nicht stark ab, die Probleme bei -130 Grad sind aber gewaltig. 
Angefangen damit, dass Nach zwei Zyklen die Bonddraehte abgefallen sind. 
Dann muss man noch pruefen, of das Material noch Ladungstraeger hat. 
Denn die Fermiflaechen, die fuer die Leitfaeigkeit verantwortlich sind 
sind temperaturabhaengig.

Was waere denn die Zieltemperatur ? Welche Art Sensor wird verwendet ?

[j. c. (jesuschristus)]

Es handelt sich um eine Photodiode. Eine Temperatur von -70 würde schon 
helfen, denke ich.

[Helmut S. (helmuts)]

Hier gibt es Peltiers mit bis zu 100°C Differenz zwischen kalter und 
heißer Seite.
http://www.uweelectronic.de/de/temperaturmanagement/peltierelemente/kaskadentypen.html

Hast du auch schon ein gasdichtes Gehäuse eingeplant das beim 
zuschweißen mit Arggon geflutet werden sollte. Umgebungsluft am Peltier 
wäre schlecht, weil sich dann ständig Wasser aus der Luft am Peltier 
niederschlägt und gefriert.

[j. c. (jesuschristus)]

Ja, das weiß ich. Das Peltier wird gekapselt, das ist klar.

[Purzel (Gast)]

>Es handelt sich um eine Photodiode.

Ja. Ja. Aber was fuer eine Photodiode ? InGaAs ? Si ?

Ich wuerd's auch mal mit einem Zweistufigen Peltier versuchen.

[j. c. (jesuschristus)]

Silizium.

[Ulrich (Gast)]

Bei einer Photodiode oder ähnlichem bring auch schon etwas Kühlen eine 
ganze Menge. Anfangs geht der Dunkelstrom schon fast exponentiell runter 
- es müssen also keine -130 C sein, auch 0 C sind schon eine deutliche 
Verbesserung.

Die verlinkten 2-stufigen Pletierelemente werden schon etwa richtig 
ausgelegt sein.  Wie man sieht ist die wärmere Stufe deutlich größer, 
denn die muss auch den Stromverbrauch der 1. Stufe mit abführen. Da 
kommt mir das geschätzten Größenverhältnis von 1:4 schon klein vor, aber 
die Fläche ist nicht alles, das kann auch täuschen.

Die maximale Temperaturdifferenz die da angegben ist, ist nicht 
realistisch - das gilt bei 0 Leistung. Zu den paar mW an elektrischer 
Aufnahme des Sensors kommt ggf. noch etwas Wärmestrahlung aus der 
Umgebung ( ca. 200-300 W/m² oder 20-30 mW/cm² und natürlich die 
Wärmeleitung. So mit 50-75% der maximalen Temperaturdifferenz kann man 
vielleicht rechnen, da bleibt dann auch noch etwas Leistung über.

So ein Peltierelement sollte man auch schon ziemlich mit dem optimalen 
Strom versorgen - das Peltierelement größer als nötig zu dimensionieren, 
und dann mit weniger Strom als vorgesehen zu betreiben ist meist keine 
so gute Idee, denn es bleibt die Wärmeleitung durch das zu große 
Element.