在科技飞速发展的今天，红外相机作为一种能够捕捉物体红外辐射并转化为可视化图像的设备，已广泛应用于安防监控、工业检测、生物医疗、天文观测等各领域。

对于红外相机而言（尤其在短波红外区域工作的相机），它的成像质量容易受到“暗电流”的影响。相机内的探测器，比如常见的 InGaAs 传感器，其暗电流会随着温度的上升急剧增加。

研究表明，温度每升高10℃，暗电流*大约会激增3倍。暗电流的上升会使相机传感器的灵敏度大打折扣，严重压缩相机的动态范围，导致拍摄出来的图像细节模糊、信噪比低，难以满足科研、工业等高精尖领域对高质量成像的需求。

为了保证红外相机的灵敏度和高清成像，必须做到精准的温度控制。在所有可用的温控技术中，半导体制冷凭借其结构紧凑、高精度控温、低噪运行等优势，正逐步成为红外相机温度管理的主流解决方案。

暗电流：传感器在没有光照的情况下也会产生的电信号。

半导体制冷技术通过帕尔帖效应对红外相机进行制冷。先在红外成像装置中置入TEC模组，形成 “冷” 侧和 “热” 侧，再通过导热底座、热管将 “热” 侧温度传递至散热翅片。这样能有效降低相机内部温度，保持波长稳定，消除暗电流影响，使相机在极高/极低温度下依旧能保持清晰成像。

经典应用案例-Alize1.7近红外相机

加拿大Photon etc公司专注于高光谱与红外成像系统的研发与制造,下面是其中一款近红外相机Alize1.7的典型温控案例。

凭借四级热电冷却（TE4）技术，该款红外相机能够在-50°C低温环境下稳定工作，在500-1700纳米光谱范围内高质量成像。其最高帧率达190帧/秒，具备出色的动态捕捉能力；同时拥有极高信噪比，可清晰还原微弱光通量信号，显著提升成像质量与系统稳定性。

在红外相机温度管理方案中，除了半导体制冷方案外，还有常见的斯特林冷却器制冷和液氮冷却方案。下面一起来简单了解一下这两类方案的原理和特点。

● 斯特林冷却方案

斯特林冷却器是一种由电力驱动的制冷机，利用绝热膨胀原理*实现制冷。它的优点是体积较小，但它在运行过程中噪声较大，且寿命较短，可能会对相机的稳定性和便携性产生一定影响。相比之下，半导体制冷在工作时噪音更小、寿命更长，且控温精度更高，在红外相机的应用中展现出更强的适应性和综合性能。

绝热膨胀制冷：基于热力学原理的制冷技术，通过高压气体在绝热环境下的膨胀过程降低温度，并利用膨胀后气体在低压状态的复热（或吸热）过程实现持续制冷。

● 液氮冷却方案

液氮冷却利用液氮气化时大量吸热的特性实现制冷，它能将环境温度冷却至-147°C，制冷效率很高。然而液氮冷却过程中需要频繁添加液氮，需要专人操作，对使用环境和人员能力的要求都非常严格。相比之下，半导体制冷维护简便，无需专人辅助，使用门槛低，更符合实际应用需求。

尽管斯特林和液氮冷却制冷效率更高，但噪声大、维护复杂等问题限制了其应用。如何在不依赖外部介质的前提下提升制冷效率，成了红外相机温控中亟待解决的关键——也正是这一需求，推动了多级TEC的发展。

热面温度50℃下，单级TEC可降温70-80℃。为了提升制冷效率，我们将单级TEC串成多级TEC——例如：第一层降温60℃，第二层再降40℃，总共可实现100℃总温差。