半導(dǎo)體制冷片介紹

1、半導(dǎo)體制冷片介紹冷片的介紹半導(dǎo)體制冷片（TE）也叫熱電制冷片，是一種熱泵，它的優(yōu)點(diǎn)是沒有滑動(dòng)部件，應(yīng)用在一些空間受到限制，可靠性要求高，無制冷劑污染的場(chǎng)合。半導(dǎo)體制冷片的工作運(yùn)轉(zhuǎn)是用直流電流，它既可制冷又可加熱，通過改變直流電流的極性來決定在同一制冷片上實(shí)現(xiàn)制冷或加熱，這個(gè)效果的產(chǎn)生就是通過熱電的原理，以下的圖就是一個(gè)單片的制冷片，它由兩片陶瓷片組成，其中間有N型和P型的半導(dǎo)體材料（碲化鉍），這個(gè)半導(dǎo)體元件在電路上是用串聯(lián)形式連結(jié)組成半導(dǎo)體制冷片的工作原理是：當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成電偶對(duì)時(shí)，在這個(gè)電路中接通直流電流后，就能產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，電流由N型元件流向P型元件的接頭

2、吸收熱量，成為冷端由P型元件流向N型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。吸熱和放熱的大小是通過電流的大小以及半導(dǎo)體材料N、P的元件對(duì)數(shù)來決定，以下三點(diǎn)是熱電制冷的溫差電效應(yīng)。1、 塞貝克效應(yīng)（SEEBECK EFFECT）一八二二年德國(guó)人塞貝克發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體相連接時(shí)，如兩個(gè)連接點(diǎn)保持不同的溫差，則在導(dǎo)體中產(chǎn)生一個(gè)溫差電動(dòng)勢(shì)： ES=S.T式中：ES為溫差電動(dòng)勢(shì)S（?）為溫差電動(dòng)勢(shì)率（塞貝克系數(shù)）T為接點(diǎn)之間的溫差2、 珀?duì)柼?yīng)（PELTIER EFFECT）一八三四年法國(guó)人珀?duì)柼l(fā)現(xiàn)了與塞貝克效應(yīng)的效應(yīng)，即當(dāng)電流流經(jīng)兩個(gè)不同導(dǎo)體形成的接點(diǎn)時(shí)，接點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生放熱和吸熱現(xiàn)象，放熱或吸熱大小由電流的

3、大小來決定。Q=.I =aTc式中：Q 為放熱或吸熱功率為比例系數(shù)，稱為珀?duì)柼禂?shù)I為工作電流a為溫差電動(dòng)勢(shì)率Tc為冷接點(diǎn)溫度3、 湯姆遜效應(yīng) （THOMSON EFFECT）當(dāng)電流流經(jīng)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，除了由導(dǎo)體電阻產(chǎn)生的焦耳熱之外，導(dǎo)體還要放出或吸收熱量，在溫差為T的導(dǎo)體兩點(diǎn)之間，其放熱量或吸熱量為：Q=.I.TQ為放熱或吸熱功率為湯姆遜系數(shù)I為工作電流T為溫度梯度以上的理論直到本世紀(jì)五十年代，蘇聯(lián)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所約飛院士對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行了大量研究，于一九五四年發(fā)表了研究成果，表明碲化鉍化合物固溶體有良好的制冷效果，這是最早的也是最重要的熱電半導(dǎo)體材料，至今還是溫差制冷中半導(dǎo)體材料的一種

4、主要成份。約飛的理論得到實(shí)踐應(yīng)用后，有眾多的學(xué)者進(jìn)行研究到六十年代半導(dǎo)體制冷材料的優(yōu)值系數(shù)，才達(dá)到相當(dāng)水平，得到大規(guī)模的應(yīng)用，也就是我們現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷片件。中國(guó)在半導(dǎo)體制冷技術(shù)開始于50年代末60年代初，當(dāng)時(shí)在國(guó)際上也是比較早的研究單位之一，60年代中期，半導(dǎo)體材料的性能達(dá)到了國(guó)際水平，60年代末至80年代初是我國(guó)半導(dǎo)體制冷片技術(shù)發(fā)展的一個(gè)臺(tái)階。在此期間，一方面半導(dǎo)體制冷材料的優(yōu)值系數(shù)提高，另一方面拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所投入了大量的人力和物力，獲得了半導(dǎo)體制冷片，因而才有了現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷片的生產(chǎn)及其兩次產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。制冷片的技術(shù)應(yīng)用半導(dǎo)體制冷片作為特種冷源，在技術(shù)應(yīng)用上

5、具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：1、 不需要任何制冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動(dòng)部件是一種固體片件，工作時(shí)沒有震動(dòng)、噪音、壽命長(zhǎng)，安裝容易。2、 半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能，既能制冷，又能加熱，制冷效率一般不高，但制熱效率很高，永遠(yuǎn)大于1。因此使用一個(gè)片件就可以代替分立的加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。3、 半導(dǎo)體制冷片是電流換能型片件，通過輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制，再加上溫度檢測(cè)和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī)控制，便于組成自動(dòng)控制系統(tǒng)。4、 半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差

6、。5、 半導(dǎo)體制冷片的反向使用就是溫差發(fā)電，半導(dǎo)體制冷片一般適用于中低溫區(qū)發(fā)電。6、 半導(dǎo)體制冷片的單個(gè)制冷元件對(duì)的功率很小，但組合成電堆，用同類型的電堆串、并聯(lián)的方法組合成制冷系統(tǒng)的話，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的范圍。7、 半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍，從正溫90到負(fù)溫度130都可以實(shí)現(xiàn)。通過以上分析，半導(dǎo)體溫差電片件應(yīng)用范圍有：制冷、加熱、發(fā)電，制冷和加熱應(yīng)用比較普遍，有以下幾個(gè)方面：1、 軍事方面：導(dǎo)彈、雷達(dá)、潛艇等方面的紅外線探測(cè)、導(dǎo)行系統(tǒng)。2、 醫(yī)療方面；冷力、冷合、白內(nèi)障摘除片、血液分析儀等。3、 實(shí)驗(yàn)室裝置方面：冷阱、冷箱、冷槽、電子低溫測(cè)試裝置、各種恒溫

7、、高低溫實(shí)驗(yàn)儀片。4、 專用裝置方面：石油產(chǎn)品低溫測(cè)試儀、生化產(chǎn)品低溫測(cè)試儀、細(xì)菌培養(yǎng)箱、恒溫顯影槽、電腦等。5、 日常生活方面：空調(diào)、冷熱兩用箱、飲水機(jī)、電子信箱等。此外，還有其它方面的應(yīng)用，這里就不一一提了。成品：體積：40mmX40mmx4mm額定電壓為：12v額定功率：72w25元專為組裝飲水機(jī)用的屬于經(jīng)濟(jì)型 價(jià)格和性能都不錯(cuò)接上12伏的電源制冷片的兩面就會(huì)出現(xiàn)溫差，一面冷，一面熱，千萬不要把電壓超過規(guī)定電壓否則會(huì)擊穿制冷片半導(dǎo)體制冷片的安裝使用方法：按照半導(dǎo)體制冷片的安裝要求，除了使用導(dǎo)熱塊外，應(yīng)先將半導(dǎo)體制冷片、導(dǎo)熱塊、散熱器及風(fēng)扇預(yù)先制成部件；其中導(dǎo)熱塊與散熱器之間放置半導(dǎo)體制冷

8、片并用四個(gè)尼龍螺絲固定（全功率運(yùn)行時(shí)半導(dǎo)體制冷片吸熱過度，易引起凝露結(jié)冰。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在其上加5V電壓時(shí)功耗大約16W；偏小。加8V電壓時(shí)功耗大約30W。）  接通直流電源后，電子由負(fù)極(-)出發(fā)，首先經(jīng)過 P 型半導(dǎo)體，在此吸收熱量，到了 N 型半導(dǎo)體，又將熱量放出， 每經(jīng)過一個(gè)NP 模組，就有熱量由一邊被送到另外一邊，造成溫差，從而形成冷熱端。下圖是一個(gè)致冷器的典型結(jié)構(gòu)，由許多 N 型和 P 型半極體之顆粒互相排列而成， 而 N P 之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最后用兩片陶瓷片像漢堡包一樣夾起來。   &#

9、160; 半導(dǎo)體制冷器給我們帶來散熱新概念。  半導(dǎo)體制冷器在通電的情況下，兩端極板會(huì)產(chǎn)生一定的溫差，人們正是利用它的冷凝面為物體提供一個(gè)低溫環(huán)境、發(fā)熱面提供熱源能量。倒是效果非常明顯，使用極其方便。這里談到的半導(dǎo)體制冷器是根據(jù)熱電效應(yīng)技術(shù)的特點(diǎn)，采用特殊半導(dǎo)體材料熱電堆來制冷，能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為熱能，效率較高。半導(dǎo)體制冷器的用途很多 ，可用于制作便攜冷藏/保溫箱、冷熱飲水機(jī)等。也用于電子器件的散熱。目前制冷器所采用的半導(dǎo)體材料最主要為碲化鉍，加入不純物經(jīng)過特殊處理而成 N 型或 P 型半導(dǎo)體溫差元件。它的工作特點(diǎn)是一面制冷而一面發(fā)

10、熱。接通直流電源后，電子由負(fù)極(-)出發(fā)，首先經(jīng)過 P 型半導(dǎo)體，在此吸收熱量，到了 N 型半導(dǎo)體，又將熱量放出， 每經(jīng)過一個(gè)NP 模組，就有熱量由一邊被送到另外一邊，造成溫差，從而形成冷熱端。二、安裝使用制冷片的安裝及使用很簡(jiǎn)單。在安裝前，最好準(zhǔn)備一點(diǎn)導(dǎo)熱硅脂，然后，找一節(jié)干電池，接在制冷器兩根引線上，就可感到一端明顯發(fā)涼而另一端發(fā)熱，記住引線的極性并確定好制冷器的冷、熱端。如果想得到更大的制泠量,建議采用二級(jí)制冷方式,即用兩片疊起來用,上面一塊的冷面吸收下面一塊的發(fā)熱,實(shí)驗(yàn)證明二級(jí)制冷比單級(jí)效果好得多,如果有條件可以選三級(jí)的,當(dāng)然要有大功率電源支持!正式安裝時(shí)，在制冷器兩端均勻涂上導(dǎo)熱硅脂，在物體與散熱器之間插入制冷片，請(qǐng)注意先試好的冷熱面方向，冷面貼著物體，熱面與強(qiáng)力的(功率越高越好)散熱片接觸。然后想法固定好三者。要注意風(fēng)扇的卡子不能太短，否則會(huì)很難固定。固定好后，就可以給制冷片和風(fēng)扇接上電源了(一定要注意極性)。使用12V左右的電壓，在此電壓下制冷片的制冷量和冷