半导体制冷片工作原理及使用_半导体制冷片的工作原理

1.半导体制冷原理是什么？

2.半导体制冷工作的原理是什么

3.半导体制冷器的工作原理

他是由一块电子制冷晶片工作的其原理是：

利用帕尔帖(peltire)效应，1834年法国科学家珀尔贴发现了热电致冷和致热现象－即温差电效应。由N、P型材料组成一对热电偶， 当热电偶通入直流电流后，因直流电通入的方向不同， 将在电偶结点处产生吸热和放热现象，称这种现象为珀尔帖效应。

半导体致冷器, 也叫热电致冷器或温差致冷器, 它用了帕尔贴效应.

目前用半导体材料锑化铋做成N型和P型热电偶,用模块的方法组成半导体制冷器件.N型材料有多余的电子,有负温差电势.P型材料电子不足,有正温差电势;当电子从P型穿过结点至N型时,其能量必然增加,而且增加的能量相当于结点所消耗的能量.相反,当电子从N型流至P型材料时, 结点的温度就会升高.

在温差电路中引入第三种材料(铜连接片和导线) 不会改变电路的特性.把一只P型半导体和一只N型半导体联结成热电偶, 接上直流电源后, 在接头处就会产生温差和热量的转移.把若干对半导体热电偶对在电路上串联起来, 而在传热方面则是并联的, 这就构成了一个常见的制冷热电堆.

借助热交换器等各种传热手段, 使热电堆的热端不断散热并且保持一定的温度, 把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热降温, 这就是半导体制冷的原理.

半导体制冷原理是什么？

半导体散热器原理是：通过金属导流片连接，当电流由N通过P时，电场使N中的电子和P中的空穴反向流动，他们产生的能量来自晶管的热能，于是在导流片上吸热，而在另一端放热，通过这种高温差的方式来散热。

在原理上，半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料连结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。

但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以取散热等方式降低热端的温度来实现。

半导体制冷片的散热方式：

1、自然散热：

用导热较好的材料，紫铜铝材料做成各种散热片，在静止的空气中自由地散发热量，使用方便，缺点是体积太大。

2、充液散热：

用较好的散热材料做成水箱，用通液体或通水的方法降温。缺点是用水不方便，浪费太大，优点是体积小，散热效果最好。

3、强迫风冷散热：

工作气氛为流动空气，散热片所用的材料和自然散热片相同，使用方便，体积比自然冷却得小，缺点是增加一个风机出现噪音。

4、真空潜热散热：

最常用的就是“热管”散热片，它是利用蒸发潜热快速传递热容量。

半导体制冷工作的原理是什么

半导体制冷器件的工作原理是基于帕尔帖原理，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关，即： Qab=Iπabπab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数 ，单位为[V], πab为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以πab=－πab帕尔帖系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接点温度，其数值可以由赛贝克系数αab[V.K-1]和接头处的绝对温度T[K]得出πab=αabT与塞贝克效应相，帕尔帖系也具有加和性，即：Qac=Qab+Qbc=(πab+πbc)I因此绝对帕尔帖系数有πab=πa－ πb金属材料的帕尔帖效应比较微弱，而半导体材料则要强得多，因而得到实际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。制冷材料AVIoffe和AFIoffe指出，在同族元素或同种类型的化合物质间，晶格热导率Kp随着平均原子量A的增长呈下降趋势。RWKeyes通过实验推断出，KpT近似于Tm3/2ρ2/3A-7/6成比例，即近似与原子量A成正比，因此通常应选取由重元素组成的化合物作为半导体制冷材料。半导体制冷材料的另一个巨展是1956年由AFIoffe等提出的固溶体理论，即利用同晶化合物形成类质同晶的固溶体。固溶体中掺入同晶化合物引入的等价置换原子产生的短程畸变，使得声子散射增加，从而降低了晶格导热率，而对载流子迁移率的影响却很小，因此使得优值系数增大。例如50%Bi2Te3－50%Bi2Se3固溶体与Bi2Te3相比较，其热导率降低33%，而迁移率仅稍有增加，因而优值系数将提高50%到一倍。Ag(1-x)Cu(x)Ti Te、Bi－Sb合金和YBaCuO超导材料等曾经成为半导体制冷学者的研究对象，并通过实验证明可以成为较好的低温制冷材料。下面将分别介绍这几种热电性能较好的半导体制冷材料。二元固溶体，无论是P型还是N型，晶格热导率均比Bi2Te3有较大降低，但N型材料的优值系数却提高很小，这可能是因为在Bi2Te3中引入Bi2Se3时，随着Bi2Se3摩尔含量的不同呈现出两种不同的导电特性，势必会使两种特性都不会很强，通过合适的掺杂虽可以增强材料的导电特性，提高材料的优值系数，但归根结底还是应该在本题物质上有所突破。

半导体制冷器的工作原理

半导体制冷工作原理

半导体制冷是一种利用半导体材料的特性，将电能转换为热能，从而实现制冷的技术。它的工作原理是：当半导体材料接受到电流时，电子在半导体材料中的运动会产生热量，从而使半导体材料的温度升高，从而实现制冷的效果。

用导体连接两块不同的金属,接通直流电,则一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。若将电源反接，则接点处的温度相反变化。这一现象称为珀耳帖效应，又称热-电效应。纯金属的热-电效应很小，若用一个N型半导体和一个P型半导体代替金属，效应就大得多。接通电源后，上接点附近产生电子-空穴对,内能减小,温度降低,向外界吸热,称为冷端。另一端因电子-空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，称为热端。一对半导体热电元件所产生的温差和冷量都很小，实用的半导体制冷器是由很多对热电元件经并联、串联组合而成，也称热电堆。单级热电堆可得到大约60℃的温差，即冷端温度可达-10～-20℃。增加热电堆级数即可使两端的温差加大。但级数不宜过多，一般为2～3级。