半導(dǎo)體制冷原理

半導(dǎo)體制冷原理是什么呢？不知道的小伙伴來看看小編今天的分享吧！

半導(dǎo)體制冷的原理：

半導(dǎo)體制冷器是利用半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)制取冷量的器件，用導(dǎo)體連接兩塊不同的金屬，接通直流電，則一個(gè)接點(diǎn)處溫度降低，另一個(gè)接點(diǎn)處溫度升高。

若將電源反接，則接點(diǎn)處的溫度相反變化。這一現(xiàn)象稱為珀耳帖效應(yīng)，又稱熱-電效應(yīng)。純金屬的熱電效應(yīng)很小，若用一個(gè)N型半導(dǎo)體和一個(gè)P型半導(dǎo)體代替金屬，效應(yīng)就大得多。接通電源后，上接點(diǎn)附近產(chǎn)生電子空穴對，內(nèi)能減小，溫度降低，向外界吸熱，稱為冷端。另一端因電子空穴對復(fù)合，內(nèi)能增加，溫度升高，并向環(huán)境放熱，稱為熱端。一對半導(dǎo)體熱電元件所產(chǎn)生的溫差和冷量都很小，實(shí)用的半導(dǎo)體制冷器是由很多對熱電元件經(jīng)并聯(lián)、串聯(lián)組合而成，也稱熱電堆。單級熱電堆可得到大約60℃的溫差，即冷端溫度可達(dá)-10～-20℃。增加熱電堆級數(shù)即可使兩端的溫差加大。但級數(shù)不宜過多，一般為2～3級。

半導(dǎo)體制冷器具有無噪聲、無振動(dòng)、不需制冷劑、體積小、重量輕等特點(diǎn)，且工作可靠，操作簡便，易于進(jìn)行冷量調(diào)節(jié)。但它的制冷系數(shù)較小，電耗量相對較大，故它主要用于耗冷量小和占地空間小的場合，如電子設(shè)備和無線電通信設(shè)備中某些元件的冷卻；有的也用于家用冰箱，但不經(jīng)濟(jì)。半導(dǎo)體制冷器還可做成零點(diǎn)儀，用來保證熱電偶測溫中的零點(diǎn)溫度。

在半導(dǎo)體散熱片中，使用珀?duì)柼?yīng)，當(dāng)電流流過由不同導(dǎo)體構(gòu)成的電路時(shí)，除了產(chǎn)生不可逆的焦耳熱之外，還會(huì)在不同導(dǎo)體的接縫處根據(jù)電流的方向分別產(chǎn)生吸熱、散熱現(xiàn)象。 在圖1的系統(tǒng)中，電子從電源的負(fù)極出發(fā)，到達(dá)Cu電極和p型半導(dǎo)體的邊界。 當(dāng)電子從Cu電極進(jìn)入p型半導(dǎo)體時(shí)，即相當(dāng)于電子的能量從費(fèi)米能級進(jìn)入半導(dǎo)體的價(jià)帶。 (因?yàn)槭莗型，所以里面的載流子在價(jià)帶。 )另一方面，價(jià)帶中的電子能量低于費(fèi)米能級，因此在熱端散熱。 電子持續(xù)移動(dòng)，電子從p型半導(dǎo)體進(jìn)入冷端的銅電極時(shí)，相當(dāng)于電子從價(jià)電子帶移動(dòng)到費(fèi)米能級，因此在冷端吸熱。 當(dāng)電子從銅電極進(jìn)入n型半導(dǎo)體時(shí)，相當(dāng)于電子從費(fèi)米能級進(jìn)入傳導(dǎo)帶，傳導(dǎo)帶中的電子能量很高，需要在這個(gè)過程中吸熱。 相反，如果電子從n型半導(dǎo)體進(jìn)入熱側(cè)銅電極，能量會(huì)下降，因此在熱側(cè)散熱，最后返回電源的正極。

半導(dǎo)體散熱片也稱為熱電散熱片，是熱泵。 優(yōu)點(diǎn)是沒有折動(dòng)零件，部分空間受到限制，要求可靠性，適用于沒有制冷劑污染的情況。 利用半導(dǎo)體材料的珀耳帖效應(yīng)，通過串聯(lián)連接兩種不同半導(dǎo)體材料的電偶電，可以在電偶電的兩端分別吸收熱量，釋放熱量，從而達(dá)到制冷的目的。

這是一種會(huì)產(chǎn)生負(fù)熱阻的冷凍技術(shù)，其特征是沒有運(yùn)動(dòng)部件，可靠性也很高。

以上就是小編今天的分享了，希望可以幫助到大家。

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