半导体制冷片具体工作原理.docx
半导体制冷片工作原理
半导体制冷片工作原理 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】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，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、thermoelectric、thermoelectric cooler (简称或、thermoelectric module，另外又称为热帮浦 (heat pump)。
半导体制冷片工作原理 电路
半导体制冷片工作原理电路
半导体制冷片工作原理电路
本文介绍了半导体制冷片的工作原理及其关联的电路。
一、原理
半导体制冷片是一种制冷片，其工作原理是将一定量的电源转换成可以使热耦合物排出的热能。
半导体制冷片有两种工作模式，即自动模式和手动模式，在这两种模式下，工作原理是一样的。
1、自动模式
在自动模式下，半导体制冷片是依靠电子控制系统来控制它的工作，它可以根据温度传感器获取的信息自动调节它的芯片。
芯片与电源相连，电源通过一定的控制电路和控制器来控制电流的大小和时间。
当电流通过芯片时，芯片会发出热能，这热能会使热耦合物排出，从而达到制冷的效果。
2、手动模式
在手动模式下，半导体制冷片是通过用户控制控制板来控制其工作的，控制板上设有一个旋钮，用户可以根据实际情况调节旋钮上的时间，时间越长，则电流越大，从而控制到芯片发出的热能越大，从而达到制冷效果。
二、关联电路
1、自动模式
自动模式下的关联电路如下图所示：
2、手动模式
手动模式下的关联电路如下图所示：
综上所述，半导体制冷片的工作原理主要为将一定量的电源转换成可以使热耦合物排出的热能，在不同的工作模式下，其关联电路也有所不同。
半导体制冷片的原理
半导体制冷片的原理
半导体制冷片（也称为热电制冷片）是一种基于热电效应的制冷技术，利用半导体材料的特性实现制冷。
其工作原理如下：
1. 热电效应：根据热电效应，当两个不同材料的接触处形成一个热电偶时，当偶温度发生变化时，该热电偶会产生一种电势差，即产生电能。
2. 零点电势差：当两个材料的接触处的温度相等时，该热电偶产生的电势差为零。
因此，如果可以控制一个材料的温度较低，另一个材料的温度较高，即可产生一个零点电势差。
3. P-N 接面：半导体制冷片通常使用 P-N 接面。
P型材料富含
正电荷，N型材料富含负电荷。
当电流通过 P-N 接面时，会
发生选择性散射，将热量从一个材料传递到另一个材料。
4. 热通道和冷通道：半导体制冷片中，通过将 P-N 接面分成
两部分，形成了热通道和冷通道。
热通道与冷通道之间通过热色散效应传递热量。
5. 制冷效果：当电流通过半导体制冷片时，热通道的一侧变热，这导致热电偶的一侧产生电势差。
另一侧负责较低的温度，在这一侧产生一个较低的电势差。
这个电势差会驱动热量从热通道传递到冷通道。
这样，热能就被转换成了电能。
总结：半导体制冷片利用半导体材料的特性，通过热电效应将热量从热通道传递到冷通道，实现制冷效果。
半导体制冷片原理
半导体制冷片原理半导体制冷片是一种利用半导体材料的热电效应实现制冷的技术，它具有体积小、无噪音、无振动、无污染等优点，因此在一些特定的应用领域得到了广泛的应用。
那么，半导体制冷片是如何实现制冷的呢？接下来我们就来详细介绍一下半导体制冷片的原理。
首先，我们需要了解一下半导体材料的热电效应。
热电效应是指当两种不同的导电性能材料形成接触时，由于温度差异而产生的电势差，这种现象被称为热电效应。
而半导体材料正是具有这种特性的材料之一。
在半导体制冷片中，通常采用的是Peltier效应。
Peltier效应是指当电流通过两种不同导热性能材料的交界面时，会在交界面处产生热量的吸收或释放。
在半导体制冷片中，通过外加电压，使电流依次通过N型半导体和P型半导体，从而在两种半导体的交界面处产生热量的吸收或释放，实现制冷或加热的效果。
具体来说，当电流通过半导体制冷片时，N型半导体和P型半导体的交界面处会产生热量的吸收或释放。
当电流方向改变时，热量的吸收或释放也会改变方向。
这样，通过控制电流的方向和大小，就可以实现对半导体制冷片的制冷或加热效果的控制。
此外，半导体制冷片的制冷效果还与半导体材料的选择、电流的大小和方向、散热设计等因素有关。
因此，在实际应用中，需要根据具体的情况进行合理的选择和设计，以达到最佳的制冷效果。
总的来说，半导体制冷片利用半导体材料的热电效应实现制冷的原理是通过Peltier效应来实现的。
通过控制电流的方向和大小，可以实现对半导体制冷片的制冷或加热效果的控制。
在实际应用中，需要根据具体情况进行合理选择和设计，以达到最佳的制冷效果。
希望本文能够对大家对半导体制冷片的原理有所了解。
半导体制冷片工作原理
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)。
铜基半导体制冷片
铜基半导体制冷片
近年来，随着科技的不断进步，铜基半导体制冷片作为一种新型的热管理技术，逐渐受到人们的关注。
铜基半导体制冷片以其独特的特性和广泛的应用领域，成为研究和开发的热点。
下面将从制冷原理、应用领域和发展趋势三个方面来进行讨论。
我们来了解一下铜基半导体制冷片的制冷原理。
铜基半导体制冷片利用半导体材料的热电效应，通过施加电压，在P型和N型半导体材料之间产生温差。
然后，通过热传导，将热量从一侧传递到另一侧，实现冷却效果。
这种制冷方式不需要使用传统的制冷剂，具有环保、高效的特点。
铜基半导体制冷片在各个领域都有广泛的应用。
首先是电子领域，铜基半导体制冷片可以用于电子元件的散热，提高设备的稳定性和寿命。
其次是医疗领域，铜基半导体制冷片可以用于医疗设备的制冷，提高设备的性能和精度。
此外，铜基半导体制冷片还可以应用于航空航天、汽车工业等领域，为各种设备提供高效的制冷效果。
我们来看一下铜基半导体制冷片的发展趋势。
随着科技的不断进步和应用需求的增加，铜基半导体制冷片的研究和开发将会越来越深入。
在制冷效果方面，将不断提高制冷片的制冷能力，提高效率和降低能耗。
同时，还将不断改进制冷片的制造工艺，提高产品的质量和稳定性。
此外，铜基半导体制冷片还有望与其他技术相结合，
实现更广泛的应用。
铜基半导体制冷片作为一种新型的热管理技术，具有广泛的应用前景。
通过不断研究和创新，铜基半导体制冷片的制冷效果将会不断提高，应用领域也将会越来越广泛。
相信在不久的将来，铜基半导体制冷片将为各行各业的发展带来更多的机遇和挑战。
半导体制冷片工作原理
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、thermoelectric、thermoelectric cooler (简称 T.E 或 T.E.C)、thermoelectric module，另外又称为热帮浦 (heat pump)。
半导体制冷片工作原理(精)
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、thermoelectric 、 thermoelectric cooler (简称 T.E 或 T.E.C、 thermoelectric module ,另外又称为热帮浦 (heat pump。
半导体制冷片介绍
半导体制冷片介绍半导体制冷是一种使用半导体材料制造的小型制冷设备，通过半导体材料的热电效应实现制冷。
半导体材料在电流作用下，一侧产生冷热差温，可以将热量从一个一侧转移到另一侧，从而实现制冷效果。
半导体制冷片由多个半导体模块组成，这些模块可以根据需要进行组合，形成不同的制冷装置。
半导体制冷片的工作原理是基于热电效应，即通过电流作用下半导体材料的热电效应产生的冷热差温来实现制冷。
半导体材料通电后，电流从N型半导体（正电极）流向P型半导体（负电极），通过热电效应，一侧的半导体材料变冷，另一侧变热。
半导体制冷片的制冷效果与电流的大小和方向、材料的热电参数有关。
通常情况下，制冷片的工作电压在1V-5V之间。
当电流通过半导体制冷片时，一侧的温度降低，另一侧的温度升高，形成冷热差温。
这个温差取决于材料的热电参数，如热电导率、热电系数和电导率等。
半导体制冷片具有许多优点。
首先，它们非常小巧，适用于一些微小空间或需要小型制冷设备的场合。
其次，半导体制冷片没有移动部件，因此噪音低、振动小。
同时，半导体制冷片还具有高效能、快速响应、可靠性高等特点。
然而，半导体制冷片也存在一些缺点。
首先，它们的制冷能力有限，通常只适用于小型或微型设备。
其次，半导体制冷片的效率较低，制冷效果与电流的大小、材料的热电参数以及环境温度等因素有关。
此外，半导体材料的成本相对较高。
半导体制冷技术已经广泛应用于各个领域。
在电子设备中，半导体制冷片可以用于降低电路元件和芯片的工作温度，提高设备的性能和可靠性。
在医疗行业中，半导体制冷片可以用于组织冷冻、药品冷藏以及医疗设备的制冷等。
此外，半导体制冷片还可以应用于光电子学、激光器、红外传感器以及太空航天等领域。
总的来说，半导体制冷片是一种新型的制冷技术，通过半导体材料的热电效应实现制冷效果。
它具有小巧、无噪音、高效能等优点，已经广泛应用于各个领域。
随着科技的不断发展，相信半导体制冷技术会有更广泛的应用和更高的性能。
制冷半导体工作原理
制冷半导体工作原理
制冷半导体是一种电子器件，其工作原理基于热电效应。
该器件由两个不同材料的半导体材料组成，一个为N型半导体，另一个为P 型半导体。
当电流通过器件时，电子和空穴在两种半导体间交换，产生了热和冷的效应。
由于P型半导体和N型半导体的导电性能不同，因此在该接触处会产生热电效应。
这个效应可以被利用来制造制冷系统，其中制冷半导体被安装在一个热盒内，同时一个热沉被放在系统的另一侧。
当电流通过制冷半导体时，它从内部吸收热量，然后在另一侧通过热沉散热。
这个效应可以被用于制造小型便携式冷却设备，如冷柜和小型制冷器。
半导体制冷片
半导体制冷片
简介
半导体制冷片是一种利用半导体材料的热电效应实现制冷的技术，又称为热电
制冷技术。
它具有体积小、无噪音、寿命长、无动态部件等优点，在一些特定领域有着广泛的应用。
工作原理
半导体制冷片利用热电效应产生的制冷效果。
当半导体材料两端形成温差时，
半导体材料中的载流子会受到温度梯度的影响而发生漂移，从而产生热电效应。
通过将半导体材料置于直流电场中，在电子的自由移动过程中吸收和释放热量，实现局部的制冷效果。
应用领域
半导体制冷片广泛应用于微型制冷设备、激光器、红外传感器、光电传感器等
领域。
在激光器领域，半导体制冷片可用于减缓激光器的温度上升，提高激光器的工作效率和寿命。
在红外传感器领域，半导体制冷片可用于降低传感器工作时的温度，提高传感器的灵敏度和精确度。
发展趋势
随着半导体材料和制冷技术的不断发展，半导体制冷片的性能和效率也在不断
提升。
未来，随着对低温制冷需求的增加，半导体制冷片有望在更多领域得到应用，如医疗设备、通信设备等。
同时，随着制冷片的规模进一步缩小和成本的降低，它的应用范围也将进一步扩大。
结论
半导体制冷片作为一种新型的制冷技术，具有体积小、高效、零部件运动和无
振动等优点，适用于多种应用场合。
随着对低温制冷技术的不断需求，半导体制冷片有望在未来发展中扮演更为重要的角色，为各个领域带来更多的创新和便利。
半导体制冷的原理
半导体制冷的原理
半导体制冷是一种通过半导体材料来实现制冷效果的技术。
它利用半导体材料
的P-N结构和Peltier效应来实现制冷。
P-N结构是半导体材料中N型和P型半导
体材料的结合部分，通过施加电压，可以在P-N结构中引起电流的流动，从而产
生热量。
而Peltier效应则是指在两种不同材料之间通电产生热量和制冷的效应。
半导体制冷的原理是基于Peltier效应，即在两种不同半导体材料之间通电会
引起热量的传递。
当通过半导体材料时，电子会受到电场的力，从而向特定方向移动。
在一个半导体材料中，电荷载体（电子或空穴）会吸收能量，导致其能级升高，从而产生热量。
而在另一个半导体材料中，电荷载体会释放能量，使得其能级降低，从而吸收热量。
通过反复在两种半导体材料之间传递电流，就可以实现半导体制冷的效果。
半导体制冷技术具有快速响应、运行稳定、体积小等优点，被广泛应用于微型
制冷系统、光电子器件、激光器冷却等领域。
随着半导体材料的研究和制备技术的不断提升，半导体制冷技术的性能和应用范围也将不断扩大。
总的来说，半导体制冷技术通过半导体材料的P-N结构和Peltier效应实现制
冷效果，具有运行稳定、体积小等优点，被广泛应用于各种领域。
随着技术的不断发展，半导体制冷技术将继续发挥重要作用。
半导体制冷片介绍
半导体制冷片介绍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。
制冷片知识
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。
半导体制冷原理
半导体制冷片也叫热电制冷片，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。
是利用半导体材料的Peltier效应。
当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。
它是一种产生负热阻的制冷技术,其特点是无运动部件,可靠性也比较高。
利用半导体制冷的方式来解决LED照明系统的散热问题，具有很高的实用价值。
[编辑本段]历史半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，于1960年左右才出现，然而其理论基础Peltiereffect可追溯到19世纪。
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Jea nPeltier，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)。
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，最後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干一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好。
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。
半导体制冷片导冷块
半导体制冷片导冷块半导体制冷片导冷块是一种常见的热管理技术，广泛应用于电子设备、光电子器件和激光器等高功率电子元件中。
它通过将热量从高温区域传导到低温区域，以实现有效的散热和温度控制。
本文将介绍半导体制冷片导冷块的原理、应用和优势。
让我们来了解一下半导体制冷片导冷块的工作原理。
半导体制冷片导冷块采用了半导体材料的热电效应，即在电流通过时产生热量的特性。
当电流通过半导体制冷片导冷块时，热量会从高温区域传导到低温区域，从而使高温区域的温度降低。
这种热传导过程是通过半导体材料中的载流子进行的。
半导体制冷片导冷块的应用非常广泛。
它可以应用于电子设备中的CPU、GPU和内存等高功率芯片的散热。
在高性能计算和人工智能等领域，芯片的功率密度越来越高，需要更有效的散热技术来保持芯片的稳定工作温度。
半导体制冷片导冷块正是满足这一需求的理想选择。
与传统的散热方法相比，半导体制冷片导冷块具有许多优势。
首先，它具有较高的热导率，能够快速将热量传导到散热器中。
其次，半导体制冷片导冷块的体积相对较小，可以方便地嵌入到电子设备中，提高了设备的紧凑性和集成度。
此外，半导体制冷片导冷块还具有较长的使用寿命和较低的能耗，对环境友好。
除了电子设备，半导体制冷片导冷块还可以应用于光电子器件和激光器等领域。
在光通信和激光雷达等应用中，高功率激光器的散热是一个关键问题。
半导体制冷片导冷块可以有效地降低激光器的温度，提高其工作稳定性和寿命。
半导体制冷片导冷块是一种重要的热管理技术，具有广泛的应用前景和优势。
它通过半导体材料的热电效应，将热量从高温区域传导到低温区域，以实现有效的散热和温度控制。
在电子设备、光电子器件和激光器等高功率电子元件中，半导体制冷片导冷块可以提供高效、紧凑和可靠的散热解决方案。
随着科技的不断发展，半导体制冷片导冷块将继续发挥重要作用，推动电子设备的创新和进步。
第六节 半导体制冷
半导体制冷
一、基本概念 半导体制冷又称热电制冷或温差电制冷。 具有热电能量转换特性的材料，在通过直流 电时有制冷功能，因此而得名热电制冷。由 于半导体材料具有最佳的热电能量转换特性， 它的应用才真正使热电制冷实用化，为此人制冷特点： • 这种制冷新技术与传统的制冷方法不同， 既没有制冷剂，又无复杂的机械设备和管 路系统．只要给热电制冷器—通电，几分 钟后就会结上一层雪白的冰霜，既方便又 迅速。因此，它开辟了制冷技术的一个新 分支，解决了许多特殊场合的制冷难题， 其应用有着十分广阔的前景。
二、半导体制冷的基本原理 1.半导体定义 半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半 导体。 2.塞贝克效应 • 1821年．塞贝克发现：在两种不同金属构成 的回路中，如果两个接头处的温度不同，其周围 就会出现磁场。进一步实验之后，他发现了在回 路中有一电动势存在，这种现象称为塞贝克效应 或温差电效应。这种电动势就称为塞贝克电动势 或温差电动势。 • 利用塞贝克效应可进行热能到电能的转换， 即温差发电。
• 半导体制冷与机械压缩式制冷的比较
半导体制冷器是一种不用制冷剂、没有运动件的 电器。它的热电堆起着普通制冷压缩机的作用，冷端 及其热交换器相当于普通制冷装置的蒸发器，而热端 及其热交换器则相当于冷凝器。通电时，自由电子和 空穴在外电场的作用下，离开热电堆的冷端向热端运 动，相当于制冷剂在制冷压缩机中的压缩过程。在热 电堆的冷端，通过热交换器吸热，同时产生电子-空穴 对，这相当于制冷剂在蒸发器中的吸热和蒸发。在热 电堆的热端，发生电子-空穴对的复合，同时通过热交 换器散热，相当于制冷剂在冷凝器的放热和凝结。
图6 半导体制冷原理图
在温差电路中引入第三种材料（连接片和导线） 不会改变电路的特性，这样，半导体元件可以各 种不同的连接方式来满足使用要求。
半导体制冷片是怎么工作的
半导体制冷片是怎么工作的一、半导体制冷片的工作原理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。
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。
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：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。
暖通空调工程：半导体制冷原理.doc
暖通空调工程：半导体制冷原理半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，于1960年左右才出现，然而其理论基础peltier effect可追溯到19世纪。
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jean peltier，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）。
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干一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观由许多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。
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。
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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１96 ０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 Peｌti ｅ r ef ｆ ect 。
这现象最早是在 1821 年,由一位德国科学家Ｔ h ｏma ｓ Seeba ｃk 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1８３ 4 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Pｅl ｔier coolｅr、 ther ｍoe ｌectr ｉc、thermoelｅctrｉc coolｅr ( 简称T.Ｅ或T.E.C)、thermoelｅｃｔ rｉc module,另外又称为热帮浦(ｈea ｔｐ ump) 。
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。
图(3 ）致冷器的外观以下详细说明 N 型和 P 型半导体的原理 :三、 N 型半导体(1)如果在锗或硅中均匀掺杂五价元素，由于价电子间会互相结合而形成共价键 ,故每个五价元素会与邻近四价之锗或硅原子互成一共价键，而多出一个电子来，如图 (4) 所示 ,这就称为 N 型半导体。
(N 表示 n ｅｇ ativ ｅ，电子带负电 ) 。
图(４) N 型半导体（2) 由于加入五甲元素后会添加电子 ,故五价元素又被称为施体原子。
(３) 加入五价元素而产生之自由电子,在Ｎ型半导体里又占大多数，故称为多数载体（ｍajority car ｒiers)。
由温度的引响所产生之电子─电洞对是少数,所以 N 型半导体中称电洞为少数载体(minori ｔy c ａｒ riers)。
四、Ｐ型半导体(１) 如果在锗或硅中均匀掺杂三价元素,由于价电子间会互相结合而形成共价键,故每个三价元素会与邻近四价之锗或硅原子互成一共价键，而多缺少一个电子，在原子中造成一个空缺来,这个空缺我们称为电洞 ,如图 (5)B所示,加入三价元素之半导体就称为P 型半导体。
(Ｐ表示 pos ｉｔｉ ve ，电洞视为正电荷）。
图(５) P 型半导体(2)由于加入三价元素后会造成一个空缺，故三价元素又被称为受体原子。
(3)加入三价元素而产生之电洞，在 P 型半导体中是多数载体。
受热使共价键破坏而产生的电子电洞为少数 ,故 P 型半导体中称电子为少数载体。
(4)通常我们都用正电荷代表电洞。
但侍体中的原子不能移动 ,所以电洞 (一个空位 )也应该是不能移动的。
五、 P－N 结合(1)当 P 型半导体或Ｎ型半导体被单独使用时 ,由于其导电力比铜、银等不良 ,但却比绝缘体的导电力良好 ,故实际上 ,就等于一个电阻器一样 ,如下图 (6) 所示。
图(6) P-N 结合(2)但若将数片Ｐ或N 型半导体加以适当的组合，则会产生各种不同的电气特性，而使半导体零件的功能更多彩多姿。
今天我们要先看看把一块P 型半导体与Ｎ型半导体结合起来的情况。
(３) 当一块Ｐ型半导体与Ｎ型半导体结合起来时，如下图所示,由于P型半导体中有很多的电洞，而Ｎ型半导体中有许多电子，所以当P-N 结合起来时，结合面附近的电子会填入电洞中,P-N 结合起来时,如下图 (７)(a) 所示。
图(7 ）或许你会以为 N 型半导体中的电子会不断的透过接合面与电洞结合,直到所有的电子或电洞消失为止。
事实上 ,靠近接合面的Ｎ型半导体失去了电子后就变成正离子，P 型半导体失去了一些电洞后就变成负离子，如上图（７ )(b) 所示。
此时正离子会排斥电洞 ,负离子会排斥电子 ,因而阻止了电子、电洞的继续结合,而产生平衡之状态。
(4)在Ｐ -N 接合面 (Ｐ -Njunction) 附近没有载体 (电子或电洞），只有离子之区域称为空乏区 (d ｅ pleti ｏN regi ｏn) 。
(5)空乏区的离子所产生的阻止电子、电洞通过接合面的力量，称为障碍电位(p ｏt ｅ nt ｉal ｂａｒ rｉｅ r) 。
障碍电位视半导体的掺杂程度而定,一般而言，Ｇ e 的Ｐ - Ｎ接合面约为 0.2 ～０ .3Ｖ,而Ｓｉ的P-N 接合面约为０ .6～ 0.7 Ｖ。
六、正向偏压(1)若把电池的正端接 P 型半导体 ,而把负端接 N 型半导体，如下图 (8) 所示 ,则此时Ｐ - Ｎ接合面的偏压型式称为”正向偏压” 。
图（8) 加上正向偏压 E(２)若外加电源Ｅ足够大而克服了障碍电位，则由于电池的正端具有吸引电子而排斥电洞的特性,电池的负端有吸引电洞而排斥电子之特性，因此 N 型半导体中的电子会越过P-N 接合面而进入 P 型半导体与电洞结合，同时，电洞也会通过接合面而进入Ｎ型半导体内与电子结合，造成很大的电流通过Ｐ－Ｎ接合面。
(3)因为电池的负端不断的补充电子给 N 型半导体 ,电池的正端则不断的补充电洞给Ｐ型半导体， (实际上是电池的正端不断的吸出Ｐ型半导体中之电子，使P 型半导体中不断产生电洞) ，所以通过 P－Ｎ接合面的电流将持续不断。
(4)P-N 接合在加上正向偏压时，所通过之电流称为正向电流 (IF) 。
七、反向偏压(1 ）现在如果我们把电池的正端接N 而负端接Ｐ，则电子、电洞将受到Ｅ之吸引而远离接合面,空乏区增大 ,而不会有电子或电洞越过接合面产生接合,如下图 (9) 所示，此种外加电压之方式称为反向偏压。
图(9) 加上反向偏压 E(２）当Ｐ -N 接合面被加上反向偏压时，理想的情形应该没有反向电流(IR=0)才对,然而，由于温度的引响，热能在半导体中产生了少数的电子─电洞对 ,而于半导体中有少数载体存在。
在P-N 接合面被接上反向偏压时,N 型半导体中的少数电洞和P 型半导体中的少数电子恰可以通过P-N 接合面而结合，故实际的 P-N 接合再加上反向偏压时 ,会有一”极小”之电流存在。
此电流称为漏电电流,在厂商的资料中多以IR 表之。
[ 注］：在实际应用时多将I Ｒ忽略，而不加以考虑。
(3) IR 与反向偏压之大小无关 ,却与温度有关。
无论或硅，每当温度升高1０℃ ,IR 就增加为原来的两倍。
八、崩溃(Bre ａkd ｏｗ n）（1) 理想中， P- Ｎ接合加上反向偏压时,只流有一甚小且与电压无关之漏电电流IＲ .。
但是当我们不断把反向电压加大时，少数载体将获得足够的能量而撞击、破坏共价键,而产生大量的电子一对洞对。
此新生产之对子及电洞可从大反向偏压中获得足够的能量去破坏其它共价键，这种过程不断重复的结果，反向电流将大量增加，此种现象称为崩溃。
(2) P －N 接合因被加上「过大」的反向电压而大量导电时，若不设法限制通过P-N 接合之反向电流 ,则P－Ｎ接合将会烧毁。
九、二极管之Ｖ - １（电压－电流）特性把Ｐ -N 接合体加上两根引线 ,并用塑料或金属壳封装起来 ,即成为二极管。
二极管的电路符号如图 (1０)(ｂ )所示 ,两支引线分别称为阳极和阴极。
图(10) 二极管欲详知一个组件之特性并加以应用,较佳的方法是研究此组件之V－Ｉ (电压 - 电流）特性线。
下图 (11) 为二极管之正向特性曲线。
由特性曲线可看出二极管所加之正向偏压低于切入电压（cut ｉNvol ｔage) 时，电流很小 ,一旦超过切入电图(11)典型的二极管正向特性压，电流 IＦ既急速上升（此时 IF 的最大值是由外部电阻R 加以限制）。
硅二极管的切入电压为0 ．6V,锗二极管的切入电压为0.２V。
二极管流有正向电流时 ,其正向压降 VF 几乎为一定数 ,不易受正向电流的变化所影响，设计电路时，可以采用表（１)的数据。
表(1) 常温时二极管的正向压降注意 !当温度升高的时候，二极管的正向压降Ｖ F 会降低，其降低量为ＶF = K×T =温度变化量，℃Ｋ =硅为-２ｍＶ／℃，锗为－ 1.３ｍV/℃由于晶体管的 B- Ｅ极间也为 P-N 接合，故也有负温度特性，这使得晶体管电路的性能受到温度所影响，故吾人常使用与晶体管同质料（锗或硅)的二极管作为晶体管的偏压，以使两者之△ＶF互相抵消。
图(１2 ）典型的二极管反向特性上图 (12) 为二极管的反向特性曲线图。
由此图可得知：(1)未崩溃以前 ,反向电流 IR 为固定值 ,不随反向电压而变动。
(２) 硅之ＩＲ甚小 ,通常小于 10 μA ，锗之 IR 则高达数百倍。
整流二极体很少以锗制造，也就是为了这个缘故。
(3)二极管，无论锗或硅，当温度每增高 10 ℃时， IＲ约升为原来的两倍。
(4 ）当反向偏压达到崩溃电压ＶBD 后 ,电流会迅速增加 ,此时必须由外加电阻R 限制住 IＲ ,否则二极管会烧毁。
十、二极管的规格整流二极管之主要规格有：(1)额定电流 - 以电阻为负载时 ,二极管所能通过的最大「平均电流」，厂商的规格表中多以 IO 表。
(2 ）耐压 - 亦称为最大反向耐压 (peakｉｎｖerse voltage；简称PIV),此电压乃指不令二极管产生崩溃的最大反向电压 ,规格表中多以 V Ｒ表之。