半導(dǎo)體制冷片工作原理

半導(dǎo)體制冷片工作原理型半導(dǎo)體，于此吸熱量，到了NNP冷卻之。在以往致冷器是運(yùn)用在CPU的，是利用冷端面來(lái)冷卻CPU，而熱端面散出的熱量則必需靠風(fēng)扇來(lái)排出。致冷器也應(yīng)用于做成車用冷/熱保溫箱，冷的方面可以冷飲機(jī)，熱的方面可以保溫?zé)岬臇|西。半導(dǎo)體致冷器的歷史1960Peltiereffect19(1XYBA，BPeltiereffect。這現(xiàn)象最早是在1821ThomasSeeback1834一、因半導(dǎo)體致冷片薄而輕巧，體積很小，不占空間，并可以攜帶，做成車用電冷/熱保溫箱，放置車上，不占空間，并可變成冰箱及保溫箱，夏天可以擺上幾瓶飲料，就可以便冰飲，在冬天就可以變成保溫箱。11PAGEPAGE5圖(1)致冷器件的作用原理致冷器的名稱相當(dāng)多，如Peltiercooler、thermoelectric、thermoelectriccooler(簡(jiǎn)稱T.E或 module，另外又稱為熱幫浦(heatpump)。二、致冷器件的結(jié)構(gòu)與原理下圖(2)是一個(gè)制冷器的典型結(jié)構(gòu)。圖(2)致冷器的典型結(jié)構(gòu)致冷器是由許多N型和PNP圖(3)致冷器的外觀以下詳細(xì)說(shuō)明N型和P型半導(dǎo)體的原理:三、N型半導(dǎo)體與鄰近四價(jià)之鍺或硅原子互成一共價(jià)鍵，而多出一個(gè)電子來(lái)，如圖(4Nnegative，電子帶負(fù)電)。圖(4)N型半導(dǎo)體由于加入五甲元素后會(huì)添加電子，故五價(jià)元素又被稱為施體原子。N(majoritycarriers)N(minoritycarriers)。四、P型半導(dǎo)體如果在鍺或硅中均勻摻雜三價(jià)元素，由于價(jià)電子間會(huì)互相結(jié)合而形成共價(jià)鍵，故每個(gè)三價(jià)元素會(huì)們稱為電洞，如圖(5)BP(Ppositive，電洞視為正電荷)。圖(5)P型半導(dǎo)體由于加入三價(jià)元素后會(huì)造成一個(gè)空缺，故三價(jià)元素又被稱為受體原子。PP動(dòng)的。五、P-N結(jié)合PN電力良好，故實(shí)際上，就等于一個(gè)電阻器一樣，如下圖(6)所示。圖(6)P-N結(jié)合但若將數(shù)片P或N則會(huì)產(chǎn)生各種不同的電氣特性，而使半導(dǎo)體零件的功能更多彩多姿。今天我們要先看看把一塊P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體結(jié)合起來(lái)的情況。PNPNP-NP-N圖(7)NN變成負(fù)離子，如上圖(7)(b)所示。P-N(P-Njunction)附近沒(méi)有載體(電子或電洞)，只有離子之區(qū)域稱為空乏區(qū)(depletioNregion)。(potentialbarrier)。障礙電位視半導(dǎo)體的摻雜程度而定，一般而言，Ge的P-N接合面約為0.2~0.3V，而Si的P-N接合面約為0.6~0.7V。六、正向偏壓PN(8P-N偏壓型式稱為”正向偏壓”。圖(8)加上正向偏壓EE足夠大而克服了障N導(dǎo)體中的電子會(huì)越過(guò)P-N接合面而進(jìn)入P型半導(dǎo)體與電洞結(jié)合，同時(shí)，電洞也會(huì)通過(guò)接合面而進(jìn)入N型半導(dǎo)體內(nèi)與電子結(jié)合，造成很大的電流通過(guò)P-N接合面。NPPPP-N接合面的電流將持續(xù)不斷。P-N(IF)。七、反向偏壓NPE6(9壓之方式稱為反向偏壓。6圖(9)加上反向偏壓EP-N(IR=0)才對(duì)，然而，由于溫度的引響，熱能在半導(dǎo)體中產(chǎn)生了少數(shù)的電子─電洞對(duì)，而于半導(dǎo)體中有少數(shù)載體存在。在P-NPP-NP-NIR[注]：在實(shí)際應(yīng)用時(shí)多將IR忽略,而不加以考慮。IR10℃，IR兩倍。八、崩潰(Breakdown)理想中，P-NIR.。但是當(dāng)我們不P-NP-NP-N九、二極管之V-1（電壓-電流）特性把P-N接合體加上兩根引線，并用塑料或金屬殼封裝起來(lái)，即成為二極管。二極管的電路符號(hào)如圖7(10)(b)所示，兩支引線分別稱為陽(yáng)極和陰極。7圖(10)二極管PAGEPAGE11V-I（電壓-電流）特性線。下圖(11)為二極管之正向特性曲線。由特性曲線可看出二極管所加之正向偏壓低于切入電壓(cutiNvoltage)時(shí)，電流很小，一旦超過(guò)切入電圖(11)典型的二極管正向特性IF（IFR0.6V，0.2VVF表(1)常溫時(shí)二極管的正向壓降注意！當(dāng)溫度升高的時(shí)候，二極管的正向壓降VF會(huì)降低，其降低量為ΔVF=K×ΔΔT=溫度變化量，℃K=硅為-2mV/℃，鍺為-1.3mV/℃B-E極間也為P-N（鍺或硅VF圖(12)典型的二極管反向特性上圖(12)為二極管的反向特性曲線圖。由此圖可得知：IRIR10μAIR10℃時(shí)，IRVBD后，電流會(huì)迅速增加，此時(shí)必須由外加電阻RIR，極管會(huì)燒毀。十、二極管的規(guī)格整流二極管之主要規(guī)格有：IO耐壓-亦稱為最大反向耐壓(peakinversevoltagePIV)，此電壓乃指不令二極管產(chǎn)生崩潰的VR十一、致冷晶片作工的原理以及運(yùn)用實(shí)例PNNPCPU，而熱端要接散熱片風(fēng)扇，將熱量排出。于各接面之間，一樣要涂上散熱膏，以利熱量之傳導(dǎo)。以上就是致冷器的基本架構(gòu)。致冷器的用途很多，其中一個(gè)主要的用途就是超頻，而聽(tīng)說(shuō)現(xiàn)在市面上賣的車用冰熱保溫箱也是使用這種芯片。目前致冷器所采用的半導(dǎo)體材料最主要為碲化鉍(BismuthTellurideNP口，并氟內(nèi)制造，因?yàn)槌杀景嘿F。十二、熱能轉(zhuǎn)換EWQ定義為QE-W當(dāng)QQE=Q-W:為熱力學(xué)第一定律。E=Q+W:可看出熱力學(xué)第一定律表示能量守恒的關(guān)系，即物體內(nèi)能的增加E等于傳入物體的熱量Q與外界物體所做之功W的總和。物體升高溫度一度所須吸收的熱量，定義為物體的熱容。熱容量=limQ