龙源期刊ç½?/p>
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半导体制冷应用分æž?/p>
作者:刘意
来源:《中国科技博览ã€?/p>
2017
年第
28
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半导体制冷又称电子制冷,或者温差电制冷,是从上世纪
50
年代发展起来的一é—?/p>
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å�?/p>
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å¹?/p>
称为世界三大制冷方式。本文通过对比半导体制冷和压缩机制冷的成本及制冷效率差异,客观
的分析了半导体制冷的优缺点及在实际应用中的可行性ã€?/p>
[
关键è¯?/p>
]
半导体制冷;压缩机制冷;制冷效率
中图分类号:
T986
文献标识码:
A
文章编号ï¼?/p>
1009-914X
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2017
ï¼?/p>
28-0208-01
1
半导体制冷原ç�?/p>
1834
年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝,再将两根铋丝分别接到直流ç”?/p>
源的正负极上,通电后,他惊奇的发现一个接头变热,另一个接头变冷;这个现象后来就被ç§?/p>
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帕尔帖效åº?/p>
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帕尔帖效åº?/p>
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的物理原理为:电荷载体在导体中运动形成电流,由于电荷è½?/p>
体在不同的材料中处于不同的能级,当它从高能级向低能级运动时,就会释放出多余的热量ã€?/p>
反之,就需要从外界吸收热量(即表现为制冷)ã€?/p>
所以,
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半导体制å†?/p>
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的效果就主要取决于电荷载体运动的两种材料的能级差,即热电åŠ?/p>
差。纯金属的导电导热性能好,但制冷效率极低(不到
1%
)。半导体材料具有极高的热ç”?/p>
势,可以成功的用来做小型的热电制冷器。但当时由于使用的金属材料的热电性能较差,能é‡?/p>
转换的效率很低,热电效应没有得到实质应用。直到本世纪五十年代,苏联科学院半导体研ç©?/p>
所约飞院士对半导体进行了大量研究,äº?/p>
1945
年前发表了研究成果,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ä½?/p>
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ä½?/p>
致冷材料的优值系数,达到相当水平,才得到大规模的应用ã€?/p>
80
年代以后,半导体的热电制
冷的性能得到大幅度的提高,进一步开发热电制冷的应用领域ã€?/p>
2
半导体制冷的优点
2.1
、不需要任何制冷剂,可连续工作,没有污染源没有旋转部件,不会产生回转效应,
没有滑动部件是一种固体片件,工作时没有震动、噪音、寿命长,安装容易ã€?/p>
2.2
、半导体制冷片具有两种功能,既能制冷,又能加热,制冷效率一般不高,但制热效
率很高,永远大于
1
。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统ã€?/p>