半导体制冷技术原理(半导体制冷是什么效应)

<h2>1. 半导体制冷是什么效应</h2><p>　　半导体制冷系统好</p><p>　　半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：</p><p>　　1、不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。</p><p>　　2、半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。</p><p>　　3、半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。</p><p>　　4、半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。</p><p>　　5、半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。</p><p>　　6、半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。 </p><h2>2. 何为半导体制冷</h2><p>半导体加冷又叫半导体制冷，其工作原理：</p><p>半导体制冷又称温差电制冷或热电制冷。它与压缩式、吸收式等机械制冷在原理和设备方面均不同。半导体制冷是利用特种半导体材料，制成制冷器件，通电后直接制冷，因此得名半导体制冷。</p><p>半导体制冷是利用泊尔帖效应由两种不同金属组成的一对热电偶，当在热电偶中通以直流电流时，将在电偶的不同结点处产生吸热和放热现象，这种现象称为珀尔帖效应。随着半导体技术的发展，使半导体制冷技术进入一个崭新的阶段，使半导体材料珀尔帖效应得到了广泛的应用。</p><h2>3. 半导体制冷实现的机理是什么</h2><p> </p><p>1.半导体制冷片原理</p><p>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型半导体材料联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，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。</p><p>风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常半导体制冷片冷热端的温差可以达到40～65度之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端;由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定，以下三点是热电制冷的温差电效应。</p><h2>4. 半导体 制冷 原理</h2><p >通过了解半导体制冷原理，大家也会发现半导体制冷的优点特别多，而可供应用的范围也比较广，可以适用于很多个领域，比如说像现在使用比较多的就是军事方面，像导弹，雷达的红外线探测和导航都会需要用到半导体。除了军事以外还可以应用在医疗方面，比如说像现在的血液分析仪就会用到半导体制冷原理。</p><p>当然了，除了这些应用场所以外，还有很多其他的应用领域，而且随着半导体的不断研究，未来还会有更多的领域会应用到半导体。</p><h2>5. 半导体制冷的基本原理</h2><p>在原理上，半导体的制冷片只能算是一个热传递的工具，虽然制冷片会主动为芯片散热，但依然要将热端的高于芯片的发热量散发掉。在制冷片工作期间，只要冷热端出现温差，热量便不断地通过晶格的传递，将热量移动到热端并通过散热设备散发出去。因此，制冷片对于芯片来说是主动制冷的装置，而对于整个系统来说，只能算是主动的导热装置，因此，采用半导体制冷装置的ZENO96智冷版，依然要采取主动散热的方式对制冷片的热端进行降温。 风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热，通常热端的温度在没有散热装置的时候会达到100度左右，极易超过制冷片的承受极限，而且半导体制冷效率的关键就是要尽快降低热端温度以增大两端温差，提高制冷效果，因此在热端采用大型的散热片以及主动的散热风扇将有助于散热系统的优良工作。在正常使用情况下，冷热端的温差将保持在40～65度之间。 当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定，以下三点是热电制冷的温差电效应。1、塞贝克效应 （SEEBECKEFFECT） 一八二二年德国人塞贝克发现当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差，则在导体中产生一个温差电动势：ES=S.△T 式中：ES为温差电动势 S为温差电动势率（塞贝克系数） △T为接点之间的温差2、珀尔帖效应 （PELTIEREFFECT） 一八三四年法国人珀尔帖发现了与塞贝克效应的效应，即当电流流经两个不同导体形成的接点时，接点处会产生放热和吸热现象，放热或吸热大小由电流的大小来决定。 Qл=л<p>.I</p>л=aTc 式中：Qπ为放热或吸热功率 π为比例系数，称为珀尔帖系数 I为工作电流 a为温差电动势率 Tc为冷接点温度3、汤姆逊效应 （THOMSONEFFECT） 当电流流经存在温度梯度的导体时，除了由导体电阻产生的焦耳热之外，导体还要放出或吸收热量，在温差为△T的导体两点之间，其放热量或吸热量为： Qτ=τ.I.△T Qτ为放热或吸热功率 τ为汤姆逊系数 I为工作电流 △T为温度梯度 以上的理论直到本世纪五十年代，苏联科学院半导体研究所约飞院士对半导体进行了大量研究，于一九五四年发表了研究成果，表明碲化铋化合物固溶体有良好的制冷效果，这是最早的也是最重要的热电半导体材料，至今还是温差制冷中半导体材料的一种主要成份。 约飞的理论得到实践应用后，有众多的学者进行研究到六十年代半导体制冷材料的优值系数，才达到相当水平，得到大规模的应用，也就是我们现在的半导体制冷片件。 中国在半导体制冷技术开始于50年代末60年代初，当时在国际上也是比较早的研究单位之一，60年代中期，半导体材料的性能达到了国际水平，60年代末至80年代初是我国半导体制冷片技术发展的一个台阶。在此期间，一方面半导体制冷材料的优值系数提高，另一方面拓宽其应用领域。中国科学院半导体研究所投入了大量的人力和物力，获得了半导体制冷片，因而才有了现在的半导体制冷片的生产及其两次产品的开发和应用。 以上内容来自</p><h2>6. 半导体制冷的工作原理及特点</h2><p>工作原理：</p><p>半导体制冷又称温差电制冷或热电制冷。它与压缩式、吸收式等机械制冷在原理和设备方面均不同。半导体制冷是利用特种半导体材料，制成制冷器件，通电后直接制冷，因此得名半导体制冷。</p><p>半导体制冷是利用泊尔帖效应由两种不同金属组成的一对热电偶，当在热电偶中通以直流电流时，将在电偶的不同结点处产生吸热和放热现象，这种现象称为珀尔帖效应。随着半导体技术的发展，使半导体制冷技术进入一个崭新的阶段，使半导体材料珀尔帖效应得到了广泛的应用。</p><h2>7. 半导体制冷?</h2><p>目前它的制冷效率只能达到普通氟里昂制冷机的1／3。“低效”意味着获得相同的制冷效果，要费更多的电。因此，半导体制冷的应用目前还不普及，仅仅主要用于一些特殊的场合。例如计算机芯片、激光器、微波放大器、光电放大器等精密器件的冷却。</p><p>在运输过程中生物样品的冷却，小轿车中的食品冰柜有的也采用半导体制冷器。</p><h2>8. 半导体制冷的优缺点</h2><p>不考虑价格的情况下，水冷散热更好。水冷优点：安静、效率高。 水冷缺点：是设备价格昂贵，操作需要有一定的技巧，不易维护并且对CPU周围的电容和供电模块散热不佳，适合超频玩家。</p><p>风冷优点：价格便宜、性能稳定，不用经常维护。 风冷缺点:是噪音大，但是选静音的风扇，比如超频三 AVC TT等就可以了。</p>