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塞贝克效应( SEEBECK EFFECT )赛贝克效应简介1821 年，赛贝克发现，把两种不同的金属导体接成闭合电路时，如果把它的两个接点分别置于温度不同的两个环境中，则电路中就会有电流产生。
这一现象称为塞贝克(Seebeck) 效应，这样的电路叫做温差电偶，这种情况下产生电流的电动势叫做温差电动势。
例如，铁与铜的冷接头为1 c，热接头处为100 C,则有5.2mV的温差电动势产生。
温差电池就是利用温度差异，使热能直接转化为电能的装置。
温差电池的材料一般有金属和半导体两种。
用金属制成的电池赛贝克效应较小，常用于测量温度、辐射强度等。
这种电池一般把若干个温差电偶串联起来，把其中一头暴露于热源，另一个接点固定在一个特定温度环境中，这样产生的电动势等于各个电偶之和。
再根据测量的电动势换算成温度或强度。
例如，我们在日常生活中常用它来测量冶炼及热处理炉的高温。
用半导体制成的温差电池赛贝克效应较强，热能转化为电能的效率也较高，因此，可将多个这样的电池组成温差电堆，作为小功率电源。
它的工作原理是，将两种不同类型的热电转换材料N 型和P 型半导体的一端结合并将其置于高温状态，另一端开路并给以低温时，由于高温端的热激发作用较强，空穴和电子浓度也比低温端高，在这种载流子浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散，从而在低温开路端形成电势差；如果将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块，就可得到足够高的电压,形成一个温差发电机。
温差电技术研究始于20 世纪40 年代，于20 世纪60 年代达到高峰，并成功地在航天器上实现了长时发电。
当时美国能源部的空间与防御动力系统办公室给出鉴定称，“温差发电已被证明为性能可靠，维修少，可在极端恶劣环境下长时间工作的动力技术”。
近几年来，温差发电机不仅在军事和高科技方面，而且在民用方面也表现出了良好的应用前景。
在远程空间探索方面，人们从上个世纪中叶以来不断将目标投向更远的星球，甚至是太阳系以外的远程空间，这些环境中太阳能电池很难发挥作用，而热源稳定，结构紧凑，性能可靠，寿命长的放射性同位素温差发电系统则成为理想的选择。
半导体制冷的制冷原理拆解后的ZENO 96半导体制冷片及其外接电源接口我们可以清晰地看到完整的带有外接电源的半导体制冷片。
那么，它究竟是怎样实现强大的制冷效果呢？这里的外接电源有什么意义呢？我们知道，传统的风冷散热系统是不可能把显示芯片的温度降到环境温度以下的，因为当两者的温度几乎相等的时候会很快达到热平衡，此时便根本无法继续降温，顶多也只能接近环境温度。
而半导体制冷却可以打破常规，能够强行将显示芯片的温度降到比环境温度还低。
而它实现的原理，就是强行打破热平衡，实现温差效果。
那么，这种温差效果又是如何实现的呢？首先我们需要明确一些基本概念。
1.帕尔贴效应：1834年，法国科学家帕尔贴发现了热电致冷和致热现象，即金属温差电逆效应。
由两种不同金属组成一对热电偶，当热电偶输入直流电流后，因直流电通入的方向不同，将在电偶结点处产生吸热和放热现象，称这种现象为帕尔贴效应。
帕尔贴效应早在20O年之前发现，但是用到致冷还是近几十年的事。
2.N型半导体：任何物质都是由原子组成，原子是由原子核和电子组成。
电子以高速度绕原子核转动，受到原子核吸引，因为受到一定的限制，所以电子只能在有限的轨道上运转，不能任意离开，而各层轨道上的电子具有不同的能量(电子势能)。
离原子核最远轨道上的电子，经常可以脱离原子核吸引，而在原子之间运动，叫导体。
如果电子不能脱离轨道形成自由电子，故不能参加导电，叫绝缘体。
半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体。
半导体重要的特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体之后，不但能大大加大导电能力，而且可以根据掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。
将一种杂质掺入半导体后，会放出自由电子，这种半导体称为N型半导体。
3.P型半导体：是靠“空穴”来导电。
在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反，即“空穴”由正板流向负极，这是P型半导体原理。
4.载流子现象：N型半导体中的自由电子，P型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。
半导体制冷知识/半导体致冷器,也叫热电致冷器，或温差电制冷器件。
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.Iл=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.△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。
制冷片知識一:半導體制冷片原理: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.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。
半导体制冷器工作原理
半导体制冷器（也称为热电制冷器）利用热电效应实现制冷。
热电效应是指当两种不同的导电材料在温度差异下连接形成一个回路时，电子流的行为会引起温度差异的变化。
半导体制冷器中的半导体材料通常是由铋和碲等材料组成。
1.热端：当电流通过半导体材料时，由于热电效应，产生的热量被传递到热端。
热端通过散热器将热量散发到周围环境中。
2.冷端：在冷端，半导体材料中的电子流被冷却，导致温度下降。
当电子从一个材料传导到另一个材料时，其能量会被转移到冷端，导致冷却效果。
3.P-N结：半导体制冷器中的P-N结也被称为铁热尔界面，它通过半导体材料的N型和P型区域之间的结合来形成。
P-N结的作用类似于二极管，只允许电流在一个方向上通过。
4.热电效应：当电流通过P-N结时，如果在结制的一侧有温度差异，电流会导致铁热尔电势的差异，从而产生热电效应。
这会导致热量从高温一侧传导到低温一侧，并为制冷提供能量。
5.半导体层：半导体制冷器通常包含多层半导体材料。
这些层是以特定方式堆叠在一起的，以最大限度地提高热电效应。
总之，半导体制冷器的工作原理基于热电效应，利用电流导致的热电效应在P-N结中产生温度差异，并将热量从高温一侧传导到低温一侧，从而实现制冷效果。
这种制冷方式具有体积小、无震动、无噪音等特点，适用于一些小型的制冷设备。
半导体车载冰箱电子制冷原理介绍图半导体车载冰箱电子制冷原理介绍图您好欢迎来到阿里巴巴商人博客产品产品公司生意经批发直达求购信息资讯论坛商友半导体车载冰箱电子制冷原理介绍图2011/01/06 1101半导体车载冰箱电子制冷原理介绍图半导体电子制冷又称热电制冷或者温差电制冷它是利用帕尔帖效应的一种制冷方法与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。
1843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电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称为帕尔帖效应。
帕尔帖效应的物理原理为电荷载体在导体中运动形成电流由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级当它从高能级想低能级运动时就会释放出多余的热量。
反之就需要从外界吸收热量即表现为制冷。
所以半导体电子制冷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势差。
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电势可以成功的用来做小型的热电制冷器。
经过多次实验科学家发现P型半导体Bi2Te3-Sb2Te3和N型半导体Bi2Te3-Bi2Se3的热电势差最大应用中能够在冷接点处表现出明显制冷效果。
通上电源之后冷端的热量被移到热端导致冷端温度降低热端温度升高这就是著名的Peltiereffect。
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著半导体的发展才有了实际的应用也就是致冷器的发明注意这种叫致冷器还不叫半导体致冷器。
下面我们来看一下半导体致冷器的结构由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路通常是铜、铝或其他金属导体最后由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来陶瓷片必须绝缘且导热良好外观如右图所示看起来像三明治下图为实物图电子冰箱简单结构为将P型半导体N型半导体以及铜板铜导线连成一个回路铜板和导线只起导电作用回路由12V直流电供电接通电流后一个接点变冷冰箱内部另一个接头散热冰箱后面散热器。
什么是半导体制冷技术
半导体制冷技术是一种通过半导体材料来实现制冷的技术。
传统的制冷技术主
要包括压缩式制冷和吸收式制冷，而半导体制冷技术作为一种新型的制冷方式，具有独特的优势和应用前景。
工作原理
半导体制冷技术是利用半导体材料在电场作用下产生的热电效应来实现制冷的。
当半导体材料处于温差环境中，两侧形成了热电偶，施加电场时，通过Peltier效
应在两个半导体之间将热量转移，从而实现制冷效果。
这种制冷方式不需要制冷剂，无振动和噪音，具有高效、环保的特点。
应用领域
半导体制冷技术在各个领域有着广泛的应用。
在医疗行业中，可以用于冰盒、
输液冷却等应用；在电子行业中，可以用于激光器、半导体元件等的冷却；在航空航天领域，可以用于卫星的冷却等。
由于其小巧、高效、可靠的特点，半导体制冷技术被预测将在未来有更广泛的应用。
发展趋势
随着技术的不断发展，半导体制冷技术也在不断完善和拓展应用。
未来，随着
半导体材料的研究和性能的提升，半导体制冷技术有望在更多领域取代传统制冷技术，为人们的生活带来更多便利和创新。
总的来说，半导体制冷技术作为一种新型的制冷方式，具有广阔的应用前景和
发展空间。
随着科技的进步，相信半导体制冷技术将在未来得到更广泛的应用和推广。
温差电致冷
导体致冷也叫温差电致冷是利用半导体材料的温差电效应——即珀尔帖效应来实现致冷的一门新兴技术。
如果把不同极性的两种半导体材料（P型、N型），联接成电偶对，通过直流电流时就发生能量的转移；电流由N型元件流向P型元件时便吸收热量，这个端面为冷面，电流由P型元件流向N型元件时便放出热量，这个端面为热面。
如图所示：
2、温差电致冷的优越性
a、体积小重量轻，具有致冷和加热两种功能：改变直流电源的极性，同一致冷器可实现加热和致冷两种功能。
b、精确温控：使用闭环温控电路，精度可达+-0.1oC。
c、高可靠性：致冷组件为固体器件，无运动部件，因此失效率低。
寿命大于二十万小时。
d、工作时无声：与机械制冷系统不一样，工作时不产生噪音。
e、可使用常规电源：致冷器对电源要求不高。
可使用一般直流电源，工作电压和电流可在大范围内调整。
12V额定电压，实际可使用到8V-14V，开关电源和变压器电源均可，波纹系数在10%以内。
f、可实现点致冷：可只冷却一专门的元件或特定的面积。
g、具有发电能力：若在致冷组件两面建立温差，则可产生直流电。
一、预备知识：
1．Peltier effect（珀尔帖效应）：
珀尔帖效应的论述很简单——当电流通过热电偶时，其中一个结点散发热而另一个结点吸收热，这个现象由法国物理学家Jean Peltier在1834年发现。
2．P型半导体
半导体材料的一种形式，其导带中的电子密度超过了价带中的空穴密度。
P型材料通过增加受主(acceptor)杂质来形成，例如在硅上掺杂硼。
3．N型半导体
半导体材料的一种形式，在导带中的电子密度大于在价带中的空穴密度的半导体，N型材料通过对硅的晶体结构中加入施主杂质(掺杂)——比如砷或磷——来得到。
二、珀尔帖效应应用
半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，於1960左右才出现，然而其理论基础Peltier effect 可追溯到19世纪。
如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。
由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路
通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，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Thomas Seeback首先发现，不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背後真正的科学原理。
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Jean Peltier，才发现背後真正的原因，这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是[致冷器]的发明(注意，这种叫致冷器，还不叫半导体致冷器)。
三、半导体致冷法的原理以及结构：
半导体致冷法的原理
半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。
N型材料有多余的电子，有负温差电势。
P型材料电子不足，有正温差电势；当电子从P型穿过结点至N型时，结点的温度降低，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。
相反，当电子从N型流至P型材料时，结点的温度就会升高。
直接接触的热电偶电路在实际应用中不可用，所以用下图的连接方法来代替，实验证明，在温差电路中引入第三种材料（铜连接片和导线）不会改变电路的特性。
这样，半导体元件可以用各种不同的连接方法来满足使用者的要求。
把一个P型半导体元件和一个N 型半导体元件联结成一对热电偶，接上直流电源后，在接头处就会产生温差和热量的转移。
在上面的接头处，电流方向是从N至P，温度下降并且吸热，这就是冷端；而在下面的一个接头处，电流方向是从P至N，温度上升并且放热，因此是热端。
因此是半导体致冷片由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N／P之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如下图所示。
半导体致冷片
四、难点解析
1．为什么要使用半导体材料？
所谓热电偶就是一对不同元素的金属导体，在实际使用的时候其制冷效率并不高。
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。
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制冷材料的优值系数，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制冷片件。
2．电能是如何“搬运”热量的？
不少朋友在看过评测后已经提出了能量守恒解释的论点。
而实际上，半导体制冷并没有想象中的简单。
这从技术理论的提出到真正的实际应用所用的时间就能看出来。
人们常常将电流比喻成水流，电源就像水泵，不断的将低电势的电荷“搬运”至高电位，而产生的电动势驱动电荷定向移动。
而能量的形势也是多种多样的，粒子不但具有电势能，同时还具有热能等各种能量。
在能量的不断转换中，各种能量以不同的方式进行转换。
在珀尔帖效应中，如果使用的是半导体，那么半导体中的“自由电子”（相信高中物理学已经说得很透彻，金属的导电性和导热性都是通过“自由电子”作用的）将会在不同导体间的节点处通过电势能转换热量（放热或者吸热），而其具体表现就是制冷片的制冷效果。
而半导体中的电动势解析就必须涉及更多的专业知识了。
五、详细解说P型/N型半导体
根据物体导电能力（电阻率）的不同，来划分导体、绝缘体和半导体，半导体的电阻率为10-3～10-9 W·cm。
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。
它在物理结构上呈单晶体形态。
而化学成分纯净的半导体我们称之为本征半导体。
硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。
它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。
共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。
(a) 硅晶体的空间排列(b) 共价键结构平面示意图
当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自由电子。
当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。
这一现象称为本征激发（也称热激发）。
自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。
可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。
游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。
本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡。
本征激发和复合的过程
1．N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体,也称电子型半导体。
因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。
在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。
提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。
N型半导体
2．P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。
因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一空穴。
P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成；电子是少数载流子，由热激发形成。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。
三价杂质因而也称为受主杂质。
P型半导体
3．PN结
在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。
此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程：
因浓度差
↓
多子的扩散运动®由杂质离子形成空间电荷区
↓
空间电荷区形成形成内电场
↓↓
内电场促使少子漂移内电场阻止多子扩散
最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。
PN结的内电场方向由N区指向P区。
PN结加正向电压时的导电情况如图所示
外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。
于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。
扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响。
而实际上电子在通过电场后势能产生变化，能量转换为各种形势的表现，而热量的吸收与散发都是其表现的一个方面。
而半导体制冷片的工作原理实际上就是通过定向电流将热能定向搬运的过程。
总结：
通过上述大家应该已经比较清晰的了解了半导体的制冷过程以及原理，实际上也并非很玄乎的东西，毕竟其现象早在19世纪就已经被人发现。
但是要将理论用到成品生产供人使用却不是一件简单的事情，其中涉及到材料科学等更为多样化的专业知识。
在应用于CPU散热器的设计中，制冷片还要应付更多的问题，譬如温控、除湿等。
随着技术的成熟，半导体制冷还是很有前途的，只是目前的应用似乎有点超前了。
