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  • 半导体致冷器/温差热电致冷器简介
    半导体致冷器/温差热电致冷器简介

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半导体致冷器/温差热电致冷器简介

发布时间:2020/04/12 新闻资讯 浏览:3999

器件介绍

半导体致冷器(TE)也叫温差热电致冷器,是一种热泵,它的优点是没有滑动部件,应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无致冷剂污染的场合。
    半导体致冷器的工作运转是用直流电流,它既可致冷又可加热,通过改变直流电流的极性来决定在同一致冷器上实现致冷或加热,这个效果的产生就是通过热电的原理,以下的图就是一个单片的致冷器,它由两片陶瓷片组成,其中间有N型和P型的半导体材料(碲化铋),这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成.

    半导体致冷器的工作原理是: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,以下三点是热电致冷的温差电效应。

1、 塞贝克效应(SEEBECK EFFECT)
    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(PELTIER EFFECT)
    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.I л=aTc   式中:Qπ 为放热或吸热功率  I为工作电流      a为温差电动势        Tc为冷接点温度

3、 汤姆逊效应 (THOMSON EFFECT)
    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致冷效果,这是最早的也是最重要的热电半导体材料,至今还是温差致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致冷材料的优值系数,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致冷器件。
    中国在半导体致冷技术开始于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致冷器技术发展的一个台阶。在此期间,一方面半导体致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,获得了半导体致冷器,因而才有了现在的半导体致冷器的生产及其两次产品的开发和应用。

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