陶瓷制冷片

更新時間:2015-04-09

????????????半導體制冷片的工作運轉是用直流電流,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現制冷或加熱,這個效果的產生就是通過熱電的原理,以下的圖就是一個單片的制冷片,它由兩片陶瓷片組成,其中間有N型和P型的半導體材料(碲化鉍),這個半導體元件在電路上是用串聯形式連結組成。

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????????半導體制冷片的工作原理是:當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成電偶對時,在這個電路中接通直流電流后,就能產生能量的轉移,電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量,成為冷端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體材N、P的元件對數來決定,以下三點是熱電制冷的溫差電效應。

1、塞貝克效應(SEEBECK?EFFECT

????????? ?一八二二年德國人塞貝克發現當兩種不同的導體相連接時,如兩個連接點保持不同的溫差,則在導體中產生一個溫差電動勢:?ES="S".T式中:ES為溫差電動勢S為溫差電動勢率(塞貝克系數)T為接點之間的溫差。

2、珀爾帖效應(PELTIER?EFFECT

???????? 一八三四年法國人珀爾帖發現了與塞貝克效應的效應,即當電流流經兩個不同導體形成的接點時,接點處會產生放熱和吸熱現象,放熱或吸熱大小由電流的大小來決定。Qл=л.Iл=aTc式中:Qπ為放熱或吸熱功率π為比例系數,稱為珀爾帖系數I為工作電流a為溫差電動勢率Tc為冷接點溫度。

3、湯姆遜效應THOMSON?EFFECT

??????? 當電流流經存在溫度梯度的導體時,除了由導體電阻產生的焦耳熱之外,導體還要放出或吸收熱量,在溫差為△T的導體兩點之間,其放熱量或吸熱量為:Qτ=τ.I.TQτ為放熱或吸熱功率τ為湯姆遜系數I為工作電流T為溫度梯度以上的理論直到本世紀五十年代,蘇聯科學院半導體研究所約飛院士對半導體進行了大量研究,于一九五四年發表了研究成果,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體材料,至今還是溫差制冷中半導體材料的一種主要成份。約飛的理論得到實踐應用后,有眾多的學者進行研究到六十年代半導體制冷材料的優值系數,才達到相當水平,得到大規模的應用,也就是我們現在的半導體制冷片件。中國在半導體制冷技術開始于50年代末60年代初,當時在國際上也是比較早的研究單位之一,60代中期,半導體材料的性能達到了國際水平,60年代末至80年代初是我國半導體制冷片技術發展的一個臺階。在此期間,一方面半導體制冷材料的優值系數提高,另一方面拓寬其應用領域。中國科學院半導體研究所投入了大量的人力和物力,獲得了半導體制冷片,因而才有了現在的半導體制冷片的生產及其兩次產品的開發和應用。

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