半导体制冷器(半导体制冷器工作原理)
大家好,今天小编来为大家解答以下的问题，关于半导体制冷器，半导体制冷器工作原理这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！
半导体制冷的工作原理是怎样的
半导体制冷又称温差电制冷、或热电制冷。是未来电冰箱制冷技术发展的一个方向。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。
用两种不同金属组成一对热电偶，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。
利用珀尔帖效应制成的半导体制冷器的电偶，是由一种特制的N型和P型半导体组成的。N型半导体是靠电子导电的，而P型半导体是靠所谓“空穴”来导电的。
不论N型半导体中的自由电子，还是P型半导体中的空穴，它们都参与导电，统称为“载流子”，由“载流子”导电的现象，是半导体所特有的。
半导体制冷原理是把一个P型半导体和一个N型半导体，用铜连接片焊接而成电偶对，如图2-7所示。当直流电流从N型半导体流向P型半导体时，则在2、3端的铜连接片上产生吸热现象，此端称为冷端；而在1、4端的铜连接片上产生放热现象，此端称为热端。如果电流方向反过来，则冷、热端将互换。
图2-7半导体制冷器电偶对的工作原理
当这个制冷器件中通入一定数量的直流电时，冷端会逐渐冷却下来，并出现结霜；而热端的温度逐渐升高，并向周围环境放热。载流子在金属和半导体中的势能大小是不同的，所以载流子在流过结点时，必然会引起能量的传递。当电流的极性如图2-7所示，电子从电源负极出发经金属片—结点4—P型半导体—结点3—金属片—结点2—N型半导体—结点1—金属片，回到电源正极。由于左半部是P型半导体，导电方式是空穴型的，空穴的流动方向与电子流动方向相反。所以空穴是从金属片—结点3—P型半导体—结点4—金属片，回到电源负极。
空穴在金属中具有的能量、低于在P型半导体中空穴所具有的能量：当空穴在电场作用下，由金属片通过结点3到达P型半导体时，必须增加一部分能量，但空穴本身是无法增加能量的，只有从金属片中吸收能量、并把这部分热能转变为空穴的势能，因此，在结点3处的金属片被冷却下来。当空穴沿P型半导体通向结点4流向金属片时，由于P型半导体中空穴能量大于金属中空穴的能量，因而要释放出多余的势能，并将其以热能的形式放出来，所以结点4处的金属被加热。
图2-7中右半部是N型半导体与金属的联结，是靠自由电子导电的，而电子在金属中的势能低于N型半导体中电子的势能。在电场作用下，电子从金属中通过结点2到达N型半导体时，必然要增加势能，这部分势能也只能从金属片的热能取得，因此使结点2处的金属片“冷却”下来。当电子从N型半导体经过结点1流向金属片时，因电子是由势能较高的地方流向势能较低的地方，故释放出多余的势能，并将其变成热能，使结点1处的金属片加热，这样上部的金属片被冷却下来，成为冷端；而下部的两个联接片均放出热量，成为热端。
当电源正负极性调换时，因电子空穴的流动方向将与上述相反，故冷热端将互换。
综上所述，半导体制冷的吸热和放热是由载流子（电子和空穴）流过结点时，由势能的变化而引起能量的传递，这就是半导体制冷的本质。
由于一个电偶对产生的热电效应较小（一般约为1.163W左右，视元件的尺寸大小而异），所以实际应用时是将数十个电偶对串联起来，将冷端放在一起，热端放在一起，称为热电堆，将热电堆和热交换器用焊接方式连接起来制成半导体制冷器，如图2-8所示。其特点是结合强度高、接触热阻小，适用于热流密度较大的情况。为了保持电绝缘，在热电堆和热交换器之间用金属化瓷片材料进行绝缘。
我国目前应用的制冷半导体材料，多数是以碲化铋为基体的三元固熔体合金，其中P型材料是Bi2Te3-Sb2Te3；N型材料是Bi2Te3-Bi2Se3。由于半导体材料性能的限制，目前半导体制冷的效率比一般压缩式要低，耗电量约大1倍。但在几十瓦小能量的情况下，由于半导体制冷器的效率与能量大小无关，故对微小型制冷装置，反而比压缩式经济。此外由于半导体制冷器必需使用直流电源，价格贵，使它的应用受到一定的限制。
半导体制冷原理
1、半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。
2、半导体制冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节。但它的制冷系数较小，电耗量相对较大，故它主要用于耗冷量小和占地空间小的场合，如电子设备和无线电通信设备中某些元件的冷却。
3、有的也用于家用冰箱，但不经济。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。
什么是半导体制冷
1、导语：半导体这个东西对于大家来说肯能是比较陌生的，因为半导体是一种科研上用的东西，在我们日常生活中是比较少见的。我们日常生活中见到的主要是一些半导体制作的产品，比如说我们常用的半导体收音机以及半导体制作的其他的一些产品。最近几年来，随着科技的发展，人们又将半导体用于了制冷技术。那么到底什么是半导体呢?半导体制冷技术究竟是什么样的呢,它的工作原理是什么样的呢?今天小编就来给大家简单的介绍一下什么是半导体以及什么是半导体制冷技术。
2、要想很好的了解什么是半导体制冷技术，首先就必须要明确半导体的概念，也就是要知道什么是半导体以及和半导体相关的一些信息。半导体中的导指的就是是否导电的意思。半导体指的就是在平常的温度下，在导体和绝缘体之间的材料。半导体既不是导体又是绝缘体，而是介于二者之间的一种神奇的材料。半导体的最大的优点就是它的导电性可以受到人们的控制，人们只要改变温度就可以改变半导体的导电性，这就是人们青睐半导体的原因之一。
3、半导体因为它的独特的优点，所以它的作用是非常大的，而且它的用途非常广泛。半导体用于制冷就是近几年来人们开发利用半导体的一个很好的例子。半导体材料在最近几年里呈现出了迅速发展的趋势，所以各国科研部门都在加大对于半导体制冷技术的研究。半导体制冷其实是一种热电制冷，因为热电器本来就是一种半导体，所以人们把它叫做半导体制冷器。半导体制冷器的制冷效果是非常好的，所以一直是人们青睐的对象。
4、既然半导体制冷器有这么好的效果，这么多的优点，那么半导体制冷技术都会应用到那些领域呢?接下来小编介绍一下。一般来说半导体的应用领域主要有农业领域、医疗领域以及日常生活等方面。农业方面主要是用来给温室大棚控制温度;医疗方面主要是用来研究一些新的技术;日常主要是用来给家用电器降温。
5、以上就是小编今天为大家介绍的关于半导体以及半导体制冷的一些介绍。如果大家对半导体制冷感兴趣的话，可以了解一下具体的内容。
半导体制冷技术和压缩机制冷技术比较
低温启动难，冬天制热效率低，怕震动，不能倾斜，更不可以随意颠倒。系统维护时需要火工作业来更换损坏元件。遇到损坏元件和管路，要放掉冷媒，才能火工作业，有一定浪费。
制冷效率高，COP最高可以达到3.8.，节能环保。
半导体空调是由半导体制冷片、散冷片、散热片等构成，通过电缆连接起来。
制冷效率低，最高可以到0.6。制冷性能随环境温度、电压、导冷块厚度、冷端散热模式，机械压力、导热相变材料材质影响而呈非线性变化。
半导体空调没有制冷剂，不会泄露，不怕震动，不怕倾斜，不怕颠倒；运转无机械运动，不会磨损；体积小，可靠性高。具体优点体现在以下几点：
1、首先半导体制冷片热惯性小，冷热随意切换。制冷制热时间非常快，通常在数秒内即可达到最大温差
2、半导体空调冷热调节范围宽，冷热转换快。大温差环境，即使外界环境高达60度，散冷器表面依旧可以保持22~25度
3、半导体空调是换能元件，通过对其电流、电压控制可以很容易实现对箱体温度的精确控制。同时半导体空调采用多组并联使用，即使有一组失效，也不会影响制冷效果
4、半导体空调制热表面温度低于80度，无明火，对设备安全可靠
END，本文到此结束，如果可以帮助到大家，还望关注本站哦！
