1、半導(dǎo)體制冷片基本介紹
半導(dǎo)體制冷片，也叫熱電制冷片，它是利用半導(dǎo)體材料的Peltier效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)制冷或者制熱的產(chǎn)品。由帕爾貼效應(yīng)可知，通過在半導(dǎo)體致冷器的兩端加載一個(gè)適當(dāng)?shù)闹绷麟妷?，熱量就?huì)從元件的一端流到另一端。此時(shí)，制冷器的一端溫度就會(huì)降低，而另一端的溫度就會(huì)同時(shí)上升。值得注意的是，只要改變電流方向，就可以改變熱流的方向，將熱量輸送到另一端。所以，在一個(gè)熱電制冷器上就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)制冷和加熱兩種功能。
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如圖所示的是一個(gè)最簡單、最基本的溫差電器件，由N、P兩種類型的半導(dǎo)體溫差電材料經(jīng)電導(dǎo)率較高的導(dǎo)流片串聯(lián)構(gòu)成。當(dāng)電流流過回路時(shí)，將在接頭A處發(fā)生吸熱，而在接頭B處放熱，使得T2>T1，因而在A、B兩端建立溫差ΔT=T2-T1。
根據(jù)帕爾貼效應(yīng)建立在冷端A處的熱平衡方程，可獲得該接頭處單位時(shí)間從外界進(jìn)入的熱量（制冷量）QC為：
Qc=αNP T1 I – 0.5I2R – k（T2 – T1）
其中R為N、P電偶臂的電阻，αNP 為N、P電偶臂的溫差電動(dòng)勢總和，與制冷器的電偶臂對數(shù)有關(guān)；
I為通過回路的電流，；
k為電偶臂的熱阻總和。
其中最重要的是陶瓷基板的應(yīng)用，只有陶瓷基板能夠耐高溫并且能夠快速散發(fā)熱量。
2、半導(dǎo)體致冷器的主要特點(diǎn)
半導(dǎo)體制冷器是一個(gè)小電壓，電流的特性，在一些中小功率熱量傳輸，但是需要復(fù)雜控溫的熱控過程中，可以提供很大的幫助。半導(dǎo)體致冷器并不能應(yīng)用在所有的領(lǐng)域，但在一些特定的情況下它是唯一的選擇。與其他制冷設(shè)備相比，熱電制冷器具有很多優(yōu)勢。其中包括：
● 可以降溫到環(huán)境溫度以下：傳統(tǒng)的散熱器需要將溫度升高到環(huán)境溫度以上才可以使用，與其不同的是熱電制冷器具有將物體溫度降低到環(huán)境溫度以下的能力。
● 同一器件可以滿足升溫和降溫的要求：熱電制冷器可以通過調(diào)整加載的直流電流的方向，調(diào)整制冷或者加熱模式。應(yīng)用這一特點(diǎn)就不必在給定體系內(nèi)加入另外獨(dú)立的加熱或者制冷功能元件。
● 精確的溫度控制：由于熱電制冷器具有一個(gè)閉路溫度控制循環(huán)，它可以在±0.1 ℃范圍內(nèi)精確地控制溫度。
● 高可靠性：由于全部為固態(tài)基構(gòu)造，熱電制冷器具有很高的可靠性。盡管某種程度上與應(yīng)用條件有關(guān)，但是典型熱電制冷器的壽命一般可以達(dá)到200,000小時(shí)以上。
● 電子靜音：與傳統(tǒng)的機(jī)械式制冷器件不同，熱電制冷器在工作過程中基本上不會(huì)產(chǎn)生任何電子干擾信號，它可以與敏感的電子感應(yīng)器相連接，并不會(huì)干擾其工作。另外，它在運(yùn)行過程中也不會(huì)產(chǎn)生任何噪音。
● 可以在任意角度下工作：熱電制冷器可以在任意角度和零重力狀態(tài)下工作。
● 簡單方便的能源供給：熱電制冷器能夠直接使用直流電源，并且加載電源的電壓和電流能夠在很大范圍內(nèi)變化。在許多條件下，還可以使用脈沖寬度調(diào)制。
