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半導(dǎo)體制冷片和溫差發(fā)電機

2015.07.18

半導(dǎo)體制冷片是根據(jù)塞貝克效應(yīng)而發(fā)明的制冷設(shè)備，是一個熱傳遞的工具。啥叫塞貝克效應(yīng)？當(dāng)然是個叫塞貝克的人發(fā)現(xiàn)的。不同的金屬導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）具有不同的自由電子密度（或載流子密度），當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體相互接觸時，在接觸面上的電子就會由高濃度向低濃度擴散。而電子的擴散速率與接觸區(qū)的溫度成正比，所以只要維持兩金屬間的溫差，就能使電子持續(xù)擴散，在兩塊金屬的另兩個端點形成穩(wěn)定的電壓。由此產(chǎn)生的電壓通常每開爾文溫差只有幾微伏。這種塞貝克效應(yīng)通常應(yīng)用于熱電偶，用來直接測量溫差。

當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成的熱電偶對中有電流通過時，兩端之間就會產(chǎn)生熱量轉(zhuǎn)移，熱量就會從一端轉(zhuǎn)移到另一端，從而產(chǎn)生溫差形成冷熱端。但是半導(dǎo)體自身存在電阻當(dāng)電流經(jīng)過半導(dǎo)體時就會產(chǎn)生熱量，從而會影響熱傳遞。而且兩個極板之間的熱量也會通過空氣和半導(dǎo)體材料自身進行逆向熱傳遞。當(dāng)冷熱端達到一定溫差，這兩種熱傳遞的量相等時，就會達到一個平衡點，正逆向熱傳遞相互抵消。此時冷熱端的溫度就不會繼續(xù)發(fā)生變化。為了達到更低的溫度，可以采取散熱等方式降低熱端的溫度來實現(xiàn)。
風(fēng)扇以及散熱片的作用主要是為制冷片的熱端散熱。通常半導(dǎo)體制冷片冷熱端的溫差可以達到40～65度之間，如果通過主動散熱的方式來降低熱端溫度，那冷端溫度也會相應(yīng)的下降，從而達到更低的溫度。
這是我從淘寶買的半導(dǎo)體制冷片，直接用廠家的照片吧，免費給他做個廣告。其實組裝很簡單，就是熱面貼一個大散熱片，冷面貼一個大散熱片。一通電，過一會兒就有效果了。冷面很冷，估計只有零下十來度（是不是可以做冰箱了？）。不過用功率計一測，才發(fā)現(xiàn)這家伙原來是個耗電狂，12v的供電，居然耗電68w，電流達5A多，如果不是購買的大電流電源，乖乖，哪里去弄這么高功率的電源啊。

發(fā)一張裝好的照片：

后面還會用這個做一個更好玩的東西。。。

上篇文章提到塞貝克效應(yīng)，這里用半導(dǎo)體制冷片做一個不用電的溫差發(fā)電機風(fēng)扇。利用了帕爾貼效應(yīng)?？梢栽诠麣ど险业揭黄谱魑恼隆?/span>

帕爾貼效應(yīng)是塞貝克效應(yīng)的逆效應(yīng)，可以產(chǎn)生在兩種不同金屬的交界面，或者一種多相材料的不同相界間，也可以產(chǎn)生在非勻質(zhì)導(dǎo)體的不同濃度梯度范圍內(nèi)。當(dāng)對上述三種材料通入電流時，金屬1會對金屬2或相1對相2，或濃度點C1與C2間產(chǎn)生放熱或吸熱反應(yīng)。簡而言之，當(dāng)在兩種金屬（或半導(dǎo)體）回路上施加電壓通入電流后，不同金屬的接觸點會有一個溫差。這個溫差使半導(dǎo)體產(chǎn)生電勢，從而輸出功率。這個功率對于驅(qū)動小電機足夠了。

東西幾乎沒變，還是上文那個設(shè)備，只是不接電源，接了個小電機。

大散熱器是冷端，小的是熱端。把熱端浸在熱水里，過一會兒小電機就開始轉(zhuǎn)了。

上個視頻：

原帖地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4ce016230101cbt0.html

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