半导体制热原理

1.半导体致冷原理：把一个N型和P型半导体的粒子用金属连接片焊接而成一个电
偶对。当直流电流从N极流向P极时，2.3端上产生吸热现象，此端称冷端而下面
1.4端产生放热现象，此端称热端如果电流方向反过来，则冷热端相互转换。由
于一个电偶产生热效应较小（一般约 IKcal／h）所以实际上将几十。上百对电
偶联成的热电堆。所以半导体的致冷-一吸热示日放热是由载流子（电子和空
穴）流过结点，由势能的变化而引起的能量传递这是半导体致冷的本质。

1.半导体致冷－－温差电致冷－－热电致冷－－电子致冷。

2.同压缩式、吸收式在制冷原理和设备方面均无相同之点。

3.半导体致冷因为用特种半导体材料，做成致冷器件．不用制冷剂．通电后直接
致冷而得名。

4.拍尔帕效应－－－1834年法国科学家拍尔帕发现了热电致冷和致热现象－－－
即金属温差电逆效应。由二种不同金属组成一对热电偶，当热电偶迈入直流电流
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，称这种现象为拍尔帖效应。

5.拍尔帕效应早在20O年之前发现，但是用到致冷还是近几十年的事。我国于
1956年开始研究半导体致冷器，它是半导体技术领域中一个特殊的分支。

6.N、P型半导体：半导体致冷器是由特殊的N型和P型半导体组成。

7.N型半导体，任何物质都是由原子组成，原子是由原子核和电子组成。电子以
高速度绕原子核转动，受到原子核吸引，因为受到一定的限制，所以电子只能在
有限的轨道上运转，不能任意离开，而各层轨道上的电子具有不同的能量（电子
势能）。离原子核最远轨道上的电子，经常可以脱离原子核吸引而在原子之间运
动，叫导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电子，故不能参加导电，叫绝缘
体。半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体。半导体重要的特性是在
一定数量的某种杂质掺入半导体之后，不但能大大加大号电能力，而且可以根据
掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。将一种杂质掺入半
导体后，会放出自由电子，这种半导体称为N型半导体。

8.P型半导体，是靠“空穴”来导电。在创。电场作用下”空穴”流动方向和电
子流动方向相反，即“空穴由正板流向负极，这是P型半导体原理。

9.载流子现象：N型半导体中的自由电子，P型半导体中的‘空穴”，他们都是参
与导电统称为“截流子”，它是半导体所特有是由于掺入杂质的结果。

10.半导体致冷材料：不仅需要N型和P型半导体特性，还要根据掺入的杂质改变
半导体的温差电动势率导电率和导热率使这种特殊半导体能满足致冷的材料。目
前国内常用材料是以碳化轨为基体的三元固溶体合金，其中P型是因2丁e3－SbZ
丁e3，N型是mZTe3-BiZSe3采用垂直区熔法提取晶体材料。
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半导体致冷原理：
1.半导体致冷原理：把一个N型和P型半导体的粒子用金属连接片焊接而成一个电
偶对。当直流电流从N极流向P极时，2.3端上产生吸热现象，此端称冷端而下面
1.4端产生放热现象，此端称热端如果电流方向反过来，则冷热端相互转换。由
于一个电偶产生热效应较小（一般约 IKcal／h）所以实际上将几十。上百对电
偶联成的热电堆。所以半导体的致冷-一吸热示日放热是由载流子（电子和空
穴）流过结点，由势能的变化而引起的能量传递这是半导体致冷的本质。

2.半导体致冷过程：电子由负极出发经过金属片--流向P点4--到P型-再流向P点
3--结点金属片--从结点2--到达N型--再返过结点1--到达金属片回到电源正极。
由于左半部是P型，导电方式是空穴，空穴流动方向与电子流动方向相反，所以
空穴是结点3金属片--P型--结点4金属片--到电源负极。结点4金属中的空穴具有
的能量低于P型中空穴能量，当空穴在电场作用下要从3到达P型，必须要增加能
量，并把这部分势能转蛮为空穴的垫能．因而在结点3处的1金属被冷却下来，当
空穴流向4时，金属片曲于P型中空穴能量太子金属中空穴的能量，因而要释放多
余的势能，要将热放出来这4处的金属片是被加热。右半部是N型，与金属片联接
是靠自由电子导电的，而在结点2金属中势能低于N型电子势能，当自由电子在电
场作用1电子通过结点2到达N型时必然要增加垫能，这部分势能只能从金属片势
能取得，同时必然使结点2金属片冷下来。当电子由N型流向结点1金属片时，由
于电子从势能较高的地方流向势能低处，故要释放多余的垫能．并变成热能，在
结点1处使金属片加热，是热端。