半导体技术在小型恒温箱的应用设计说明书
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半导体技术在小型恒温箱的应用一、设计目的
20世纪90年代开始全球性禁止使用CFCs物质,为热电技术的发展提供新的机遇和动力，热电制冷又称之为半导体制冷,没有压缩机和制冷剂,具有控制方便、运行可靠、布局灵活、适应性强等特点。
本设计运用半导体芯片制作了小型恒温箱，达到箱体恒定温度的目的。
二、国内外研究概况
在半导体制冷技术开始于50年代末60年代初，当时在国际上也是比较早的研究单位之一，60年代中期，半导体材料的性能达到了国际水平，60年代末至80年代初是我国半导体制冷片技术发展的一个台阶。
在此期间，一方面半导体制冷材料的优值系数提高，另一方面拓宽其应用领域。
中国科学院半导体研究所投入了大量的人力和物力了半导体制冷片，因而才有了现在的半导体制冷片的生产及其两次产品的开发和应用。
三、工作原理
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，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。
四、原理方案设计
半导体制冷不需要制冷剂，所以不需要考虑破话坏臭氧层问题；由于没有运动构件，噪音非常小而且体积也很小。
由于这两方面的突出优点，我们这里利用了半导体芯片，热交换器、隔热箱、风扇安装了小型恒温箱。
五、功能及特点
半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：
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。
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。
3、半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。
4、半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。
5、半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。
6、半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。
7、半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。
六、作品外形照片
七、推广应用价值
虽然，这个系统目前制冷的效率是不高的，但是随着半导体的发展，相信不久的将来，半导体芯片的温差效应的效率会越来越高，半导体的制冷优异性能会得到更广泛的应用。
附：工艺流程图
（一）芯片安装
1、芯片安装使用了一块半导体芯片。
2、为了防止冷热端断路，芯片外围均使用隔热板隔热。
3、散热板安装（安装尺寸及风扇位置见安装图）:
（二）电路接线
芯片接线与风机采用并联形式，由电源直接供电。
采用了无级调节电压，按温度变化调节电压的高低。
（三）外壳安装
外壳使用泡沫封装，只留封口和引线位置。
尺寸是200mmX150mmX150mm3、用保温棉保温，在机箱外壳加了散热装置。
