半导体制冷原理 ppt课件

半导体制冷原理半导体材料具有热电效应，即在材料中通过电流时，会同步地产生热量（焦耳效应）和产生电压差（享利效应）。

当一个半导体材料的其中一个端子加热时，另一个端子就会产生冷却效果。

这种效应被称为“庞特效应”，成为半导体制冷的核心原理。

当一个电流通过热电堆时，由于庞特效应，电流从P型半导体的冷面流向N型半导体的热面，在冷面产生降温效应，在热面产生升温效应。

这样就实现了从冷却一侧到加热一侧的热量传导。

同时，半导体材料的导热效应也起到了重要的作用，将从冷端吸收的热量快速传导到热端，以保证制冷效果。

半导体材料选择对半导体制冷性能影响很大。

通常情况下，元素稀有、价格高昂的材料具有更好的制冷性能，如铋（Bi）和锗（Ge）等。

同时，半导体材料的制备过程也需要特殊的工艺，以确保材料的纯度和晶体结构，以获得最佳的制冷性能。

半导体制冷技术具有很多优点。

首先，半导体制冷设备结构简单，体积小，适应性强，使得其在小型制冷设备中应用广泛。

其次，半导体制冷设备没有移动部件，无噪音无振动，符合无噪音和低振动的制冷需求。

再次，半导体制冷设备对环境友好，没有任何污染物的排放。

然而，半导体制冷也存在一些挑战和限制。

首先，半导体材料的制冷效果有限，热电转换效率较低。

目前，热电转换效率最高的半导体材料为铋锑合金（Bi-Sb alloy），其热电转换效率仅为15%左右。

其次，半导体制冷设备的功耗相对较高，需要大量的电能输入以达到制冷效果。

此外，半导体制冷设备制备工艺复杂，成本较高。

将来，随着科学技术的发展和新材料的研究，半导体制冷技术有望取得更大突破。

如研发出更高效的半导体材料和提高热电转换效率，进一步降低功耗和成本，使得半导体制冷技术在更广泛的领域中得到应用，为人类创造更舒适的环境。

半导体制冷片工作原理Company Document number ：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT半导体制冷片工作原理致冷器件是由半导体所组成的一种冷却装置，随着近代的半导体发展才有实际的应用，也就是致冷器的发明。

其工作原理是由直流电源提供电子流所需的能量，通上电源后，电子负极(-)出发，首先经过 P 型半导体，于此吸热量，到了 N 型半导体，又将热量放出，每经过一个 NP 模块，就有热量由一边被送到令外一边造成温差而形成冷热端。

冷热端分别由两片陶瓷片所构成，冷端要接热源，也就是欲冷却之。

在以往致冷器是运用在 CPU 的，是利用冷端面来冷却 CPU，而热端面散出的热量则必需靠风扇来排出。

致冷器也应用于做成车用冷/热保温箱，冷的方面可以冷饮机，热的方面可以保温热的东西。

半导体致冷器的历史致冷片是由半导体所组成的一种冷却装置，于 1960 摆布才浮现，然而其理论基础Peltier effect 可追溯到 19 世纪。

下图(1)是由 X 及 Y 两种不同的金属导线所组成的封闭路线，通上电源之后，A 点的热量被移到 B 点，导致 A 点温度降低，B 点温度升高，这就是着名的 Peltier effect。

这现象最早是在 1821 年，由一位德国科学家 Thomas Seeback 首先发现，无非他当时做了错误的推论，并没有领悟到暗地里真正的科学原理。

到了 1834 年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家JeaNPeltier，才发现暗地里真正的原因，这个现象直到近代随着半导体的发展才有了实际的应用，也就是「致冷器」的发明。

一、因半导体致冷片薄而轻巧，体积很小，不占空间，并可以携带，做成车用电冷/热保温箱，放置车上，不占空间，并可变成冰箱及保温箱，夏天可以摆上几瓶饮料，就可以便冰饮，在冬天就可以变成保温箱。

二、致冷器件的结构与原理下图(2)是一个制冷器的典型结构。

图(2) 致冷器的典型结构致冷器是由许多 N 型和 P 型半导体之颗粒互相罗列而成，而 NP 之间以普通的导体相连接而成一完整路线，通常是铜、铝或者其它金属导体，最后由两片陶瓷片像夹心饼干一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如下图(3)所示，看起来像三明治。

半导体制冷片工作原理————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：半导体制冷片工作原理致冷器件是由半导体所组成的一种冷却装置，随着近代的半导体发展才有实际的应用,也就是致冷器的发明。

其工作原理是由直流电源提供电子流所需的能量，通上电源后，电子负极(-)出发，首先经过Ｐ型半导体,于此吸热量，到了N型半导体,又将热量放出，每经过一个NP模块,就有热量由一边被送到令外一边造成温差而形成冷热端。

冷热端分别由两片陶瓷片所构成，冷端要接热源，也就是欲冷却之。

在以往致冷器是运用在CPU的,是利用冷端面来冷却CPU,而热端面散出的热量则必需靠风扇来排出。

致冷器也应用于做成车用冷／热保温箱,冷的方面可以冷饮机，热的方面可以保温热的东西。

半导体致冷器的历史致冷片是由半导体所组成的一种冷却装置，于１96０左右才出现,然而其理论基础Pｅltier effect 可追溯到1９世纪。

下图(1)是由X及Ｙ两种不同的金属导线所组成的封闭线路，通上电源之后,A点的热量被移到B点，导致A点温度降低,B点温度升高,这就是著名的Peｌtiｅr efｆect。

这现象最早是在1821年,由一位德国科学家ＴhｏmaｓSeebaｃk首先发现,不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背后真正的科学原理。

到了1８３4年，一位法国表匠,同时也是兼职研究这现象的物理学家JeaNPeltier，才发现背后真正的原因，这个现象直到近代随着半导体的发展才有了实际的应用，也就是「致冷器」的发明。

一、因半导体致冷片薄而轻巧,体积很小,不占空间，并可以携带，做成车用电冷/热保温箱,放置车上，不占空间,并可变成冰箱及保温箱，夏天可以摆上几瓶饮料，就可以便冰饮,在冬天就可以变成保温箱。

图(１）致冷器件的作用原理致冷器的名称相当多，如Pｅlｔier coolｅr、ther ｍoeｌectrｉc、thermoelｅctrｉc coolｅr (简称T.Ｅ或T.E.C)、thermoelｅｃｔrｉc module,另外又称为热帮浦(ｈeaｔｐump)。

半导体制冷原理(转)2007-06-01 12:41:53希望用半导体制冷将相机CCD温度降到22度以下.第一部分制冷片的介绍半导体制冷片（TE）也叫热电制冷片，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，无制冷剂污染的场合。

半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，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制冷片，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制冷片的工作原理是：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，以下三点是热电制冷的温差电效应。

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π为比例系数，称为珀尔帖系数I为工作电流a为温差电动势率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.△TQτ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制冷效果，这是最早的也是最重要的热电半导体材料，至今还是温差制冷中半导体材料的一种主要成份。