基于半导体制冷的小型制冷系统研究
半导体制冷研究综述
半导体制冷研究综述半导体制冷技术是一种新型的制冷技术，通过用电流使半导体材料发生热电效应，实现对物体的制冷。
该技术具有体积小、重量轻、无噪音、寿命长、无污染等优点，因此在家用电器、汽车空调、航天领域等多个领域具有广阔的应用前景。
本文将综述半导体制冷技术的研究进展。
半导体制冷技术的研究可追溯到19世纪初叶，当时研究人员发现，电流通过金属导体时会产生热量，并且此热量与电流方向和导体材料有关。
这就是所谓的热电效应。
20世纪初，研究人员发现，一些半导体材料具有比金属更高的热电效应，从而引起了对半导体制冷的兴趣。
1949年，美国物理学家Bill Shockley等人在PN结的基础上发明了第一个半导体制冷器。
该器件通过使热电偶电流流经PN结，从而实现制冷效果。
尽管这个早期的半导体制冷器具有大量的缺陷，但它标志着半导体制冷技术的开端。
近年来，随着半导体材料的发展和制造工艺的改进，半导体制冷技术取得了显著的进展。
研究人员已经发现了许多新型的半导体材料和结构，以提高制冷器的性能。
其中最具代表性的是磷化铟材料。
磷化铟具有良好的电子输运性能和高制冷效率，被广泛应用于半导体制冷器件。
除了材料的改进，制冷器件的结构也发生了很大的变化。
目前，最常见的半导体制冷器件是热电堆。
热电堆由许多PN结热电偶组成，通过串联和并联连接形成。
其中，串联连接可以增加制冷效果，而并联连接可以提高制冷器的工作电压和电流。
此外，还有一些新型的结构，如压缩性半导体和量子结构。
半导体制冷技术的应用领域非常广泛。
在家用电器方面，半导体制冷技术可以用于冰箱、空调和小型冷藏盒等。
在汽车空调方面，半导体制冷技术可以提高制冷效果，减小空调系统的体积和重量。
在航天领域，半导体制冷技术可以用于航天器的热控制和太空望远镜的冷却等。
尽管半导体制冷技术在以上领域取得了很大的进展，但仍然存在一些挑战。
首先，半导体材料需要具备较高的热电效应和较低的电阻率，这对材料的选择提出了要求。
基于Codex—MO的半导体制冷温度控制系统设计
的 闭 环 控 制 ． 实 现 测 试 腔温度 快速 、 稳 定 地 变 化 。 恒 温 系 统 部 分 软 件 流 程
图 如 图 ３所 示 。
４ ２ 自 整 定 Ｐｌ ． Ｄ
算 法
Ｐ Ｄ 控 制 器 是 ｌ
３２温 度 检 测 模 块 ＿
本 设 计 采 用 Ｄ １ Ｂ ０作 为 温 度 检 测 元 件 。 Ｄ Ｉ Ｂ ０ Ｓ８ ２ Ｓ ８ ２ 是由Ｄ ＬＡ Ａ Ｌ Ｓ公 司 生 产 的 一 款 温 度 传 感 器 芯 片 ，体 积 小 、ＲＭ 公 司于 ２ Ｏ ０ｌ 初 推 出 了 Ｃｏ ｅ — ９年 ｄ ｘ Ｍ０内 核 处 理 器 。
度 设 定 值 ．对 半 导 体 制 冷 器 和 加 热 器 进 行 输 出控 制 ，调 节 测 试 腔 内温 度 。 在 温 度 调 整 的过 程 中 ，ＭＣ （ 控 制 器 ） Ｕ 微 根 据 温 度 传 感 器 传 输 的 数 据 。 控 制 输
（ Ｄ） 进 行 控 制 的 调
节 器 。 比 例 控 制 能
快 速 反 映 误 差 ， 积 分 控 制 可 以 消 除 误 差 ．微 分 控 制 可 以
３３温 度 控 制 模 块 ．
本 设 计 选 用 的 半 导 体 制 冷 器 型 号 为 Ｔ Ｃ — ２ ０ 。 在 Ｅ １ １７ ６ 热 端 温 度 为 ２ ℃ 的 情 况 下 ．Ｔ Ｃ — ２ ０ ７ Ｅ １ １ ７ ６的最 大 Ｔ作 电 流 为 ６ Ａ，最 大 工 作 电压 为 １ ．Ｖ，最 大 制 冷 功 率 为 ５ Ｗ ，冷 ５４ ４ 热 端 最 大 温 差 为 ６ ℃ 。半 导 体 制 冷 器 采 用 Ｈ 桥 电路 驱 动 ， ８
技 术
便 于 控 制 电 流 大小 及 流 向。 本 设计 用 采
基于半导体制冷技术的小型冷热箱设计分析
2019年15期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application基于半导体制冷技术的小型冷热箱设计分析卢煜文（昆明卷烟厂，云南昆明650000）半导体制冷材料、半导体制冷技术的不断发展，使得一些暴露的问题得以解决，国内外均对半导体制冷技术进行了深入的分析和研究。
合理使用半导体制冷技术，可保证操作简便、安全，并且半导体冷热箱在运行时不会出现污染、噪声等问题，所以这项技术被广泛应用于电冰箱制冷、空调制冷、其他类型制冷设备中，应用效果均比较理想。
1半导体制冷发展过程自1834年珀尔帖效应开始，采用这一效应制造电热器历史悠久，到本世纪50年代半导体材料的发展前景较好，有效促进了制冷器的发展，使热电制冷器经实验室———工程变化，在不同的领域中应用效果均比较理想，如：工业、农业、商业，以及日常生活中等，比较常见核潜艇空调、冷却红外探测器探头。
半导体制冷器被应用于不同的领域中，机械制冷设备不具有振动、制冷剂的功能。
和同机械式制冷设备进行比较，制冷的效率并不高，且制冷温差比较小。
国内外半导体制冷人员表示，应将主要的精力放在发掘新半导体材料上，以便持续提高材料热电能，促进半导体制冷器的良好发展[1]。
为促进半导体制冷技术良好的发展，应加强对小型冷热箱的深入研究。
上世纪80年代，国外发现了半导体材料内部存在热电性能，因此半导体材料被广泛应用于热电制冷中，热电效应效率得以提高。
国外较多发达国家对于半导体制冷技术研究、应用的关注度较高。
自70年代初，我国进行了对半导体制冷器的研制、研究工作，80年代末进到产品的研制极端，产品无论从外形、内部结构，均为模仿国外同类的产品。
90年代开发了便携式冷藏箱、高低温测试设备、日化专用冷藏箱，专业半导体去湿类的产品应用前景较好。
采用开发的产品时，耗电量不会很大，所以价格比较低廉，可保证用电的安全。
医疗保健中，冷刀、白内障摘除器、冷帽等应用半导体制冷技术，均可达到较好的临床效果。
半导体制冷原理及应用论文
半导体制冷原理及应用论文半导体制冷技术是一种新型的制冷技术，它基于半导体材料的特性，利用半导体材料的电热效应实现制冷。
半导体制冷技术有着许多优点，如体积小、重量轻、无噪音、环保等，因此在很多领域都有广泛的应用。
半导体制冷原理主要基于两种电热效应：皮尔森效应和塔基效应。
皮尔森效应是指在两个不同温度之间的半导体材料中产生的电压差，这个电压差可以用来驱动电流，流过半导体材料时会产生热量，从而实现制冷。
塔基效应是指在某些半导体材料中，当通过它们时，会出现温度的非均匀分布，从而形成冷热不均的效应。
半导体制冷技术的应用非常广泛，下面列举几个主要的应用领域：1. 电子元器件制冷：在电子元器件中，特别是高功率元件中，会产生大量的热量，如果不能及时散热，将会严重影响元器件的正常工作。
而半导体制冷技术可以在很小的体积内提供较大的制冷能力，因此可以被应用于电子元器件的散热中，提高元器件的工作效率和寿命。
2. 生物医学领域：在生物医学领域，有许多需要低温环境的实验和设备，如细胞培养、DNA测序、药物储存等。
传统的制冷设备体积庞大且制冷效果有限，而半导体制冷技术可以提供较为稳定的低温环境，因此在生物医学领域有着广泛的应用前景。
3. 智能物联网设备：随着物联网技术的快速发展，各种智能设备的数量不断增多，而这些设备通常需要使用制冷技术来保持正常工作温度。
传统的制冷设备体积庞大，不适合用于智能设备中，而半导体制冷技术可以提供小型化、低功耗的制冷解决方案，满足智能物联网设备的要求。
4. 光电子器件制冷：在光电子器件中，如激光器、光通信器件等，制冷是非常重要的。
激光器在工作过程中会产生大量的热量，而过高的温度会导致激光器的光学性能下降甚至损坏。
半导体制冷技术可以提供高稳定性的温度控制，确保激光器的正常工作。
总之，半导体制冷技术是一种新兴的制冷技术，具有许多优点和广泛的应用领域。
随着科技的不断进步和半导体材料的发展，相信半导体制冷技术将会有更广阔的应用前景。
小功率半导体制冷空调系统优化设计的开题报告
小功率半导体制冷空调系统优化设计的开题报告一、题目小功率半导体制冷空调系统优化设计二、研究背景现今，随着全球气候变暖，环境污染日益加剧，人们普遍意识到对环境的保护的重要性，因此减少对环境的污染成为社会关注的焦点。
空调作为一项日常生活中不可或缺的设备，大量应用于各个领域，同时导致了一系列的问题，如能源浪费、排放量增加等问题。
因此，为了解决这些问题，发展环保型、高效率的空调系统成为当前的研究热点。
在这个领域，半导体制冷技术成为了一种新的选择。
半导体制冷技术具有优越的环保性和高效性能，能够有效降低空调系统的排放量和能耗。
然而，目前市场上的大部分半导体制冷空调系统都是针对中大型空调设备设计的，这些系统一般功率较大，而小功率空调系统的半导体冷却器设计应用研究尚不充分，这给小功率空调系统的半导体制冷技术开发带来了一定的技术难度。
因此，本研究拟针对小功率空调系统，利用半导体制冷技术进行优化设计，以开发出更加高效、环保的小功率空调系统。
三、研究内容本研究的主要内容为：1.对市场上常见的小功率空调系统进行研究，为后续的优化设计提供基础数据。
2.对半导体制冷技术进行研究，了解半导体制冷技术的基本原理、优势和不足。
3.针对小功率空调系统进行半导体制冷器的优化设计，根据空调的特点和需求，提高半导体制冷器的制冷效率和冷却能力，并降低成本。
4.进行半导体制冷器的模拟和实验研究，验证优化设计的可行性，并进一步完善设计。
五、研究意义本研究将为小功率空调系统的制冷技术的优化设计提供新思路和新方法，提升空调系统的效率和环保性，为环境保护和能源节约提供支持，对推行低碳、环保的生活方式具有重要的现实意义和社会价值。
六、研究方法本研究所采用的研究方法包括：1.文献调研法：通过查阅相关文献资料，对小功率空调系统和半导体制冷技术进行系统性的了解和分析。
2.仿真模拟法：利用CAD、ANSYS等软件进行半导体制冷器的设计和模拟计算，评估设计方案的性能和可行性。
基于单片机的半导体制冷智能控制
图2：温度控制系统稳定性曲线 （请在此处插入温度控制系统稳定性曲线图） 从图2可以看出，系统在达到目标温度后，保持稳定状态，未见明显波动。 这表明基于半导体制冷技术的温度控制系统具有良好的稳定性。
通过实验验证，我们可以得出以下结论： 1、基于半导体制冷技术的温度控制系统具有快速响应和高精度控制优点。
一、半导体制冷技术概述
半导体制冷技术是一种利用半导体材料的热电效应实现制冷的技术。其基本 原理是，通过直流电在半导体材料中产生的珀尔帖效应，实现吸热和放热过程， 从而达到制冷效果。相较于传统制冷技术，半导体制冷技术具有体积小、效率高、 无噪声等优点，因此被广泛应用于微型制冷领域。
二、单片机在半导体制冷智能控 制中的应用
4、监控实验过程：在实验过程中，通过数据采集卡实时监测温度变化情况， 观察系统响应速度和稳定性。
五、实验结果与分析
实验结束后，收集实验数据并绘制曲线图，对实验结果进行分析。以下是实 验结果的相关图表：
图1：温度控制系统响应曲线 （请在此处插入温度控制系统响应曲线图） 从图1可以看出，系统在初始温度为25℃时，启动后在5分钟内迅速达到目标 温度-10℃，表明系统具有快速响应特性。
2、通过反馈控制和优化控制策略，可以实现系统的稳定运行和精确的温度 控制。
3、本研究为科学研究和工业生产中的温度控制提供了新的解决方案，具有 实际应用价值。
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2、程序设计
基于单片机的半导体制冷智能控制系统的程序设计主要包括温度检测、故障 诊断、报警输出、节能优化等模块。程序设计中要充分考虑系统的稳定性、可靠 性和节能性。同时，程序设计应采用模块化思想，便于日后维护和升级。
3、硬件选择与调试
在硬件选择方面，应选用性能稳定、可靠性高的元器件。对于半导体制冷器， 应选择合适的型号和规格，以满足实际需求。在硬件调试过程中，应进行逐个元 器件的调试，确保每个部件都能正常工作。同时，要对整个系统进行联调，确保 各部分协调一致，实现稳定的制冷效果。
基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究
基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究【摘要】随着科学技术的不断发展,冰箱行业也日趋壮大，冰箱制冷效率的提高直接影响着人们生活。
本文从半导体制冷空调器的特点、提高半导体制冷空调效率的途径及试验分析等几个方面进行了分析。
【关键词】半导体制冷；效率；提高一、前言近年来，由于半导体的应用领域越来越广泛，基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究问题引起了人们的重视。
虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进，在科学技术突飞猛进的新时期，加强半导体制冷在冰箱制冷的运用，对我国冰箱制冷工程有着重要意义。
二、半导体制冷空调器的特点半导体制冷空调器与压缩式制冷空调器相比,具有以下优点结构简单,没有机械传动机构,故工作时无噪声、无磨损、无震动、寿命长、维修方便,可靠性高；不使用制冷剂,故无泄漏、无污染；直流供电,电流方向转换方便,可冷热两用；重量、尺寸较小,便于安装；热惯性小,负荷可调性强,调节和控制方便；工作状态不受重力场的影响；百瓦级的小功率空调器的成本与压缩制冷空调的成本相差不大；而十瓦级的微型空调器的成本远低于压缩制冷,具有压缩制冷无法替代的优势。
半导体制冷空调具有如上所述众多的优点,但是半导体制冷空调器的制冷效率较低,它的制冷效率只有机械制冷效率的30%。
因此限制了半导体制冷空调在民用领域的应用。
三、提高半导体制冷空调效率的途径半导体制冷空调器最大的不足是制冷效率较低,这限制了半导体制冷空调器的推广和应用。
提高半导体制冷空调器的效率,要从影响制冷效率因素的分析入手,找出有效的解决方法。
热电制冷的关键问题是材料问题,但近20年该方面的研究进展表明,半导体材料优值系数的提高非常困难,因此对半导体材料的探索仍需要很长的时间。
目前,在高优值系数的材料何时出现还是个未知数的情况下,解决好热电堆热端散热问题,对系统制冷效率的提高起到至关重要的作用。
半导体制冷热端散热方式有很多种,包括空气自然对流、空气受迫对流、水冷散热、环流散热、利用物质的熔化潜热散热等。
基于半导体制冷片冷暖衣柜研究
基于半导体制冷片的冷暖衣柜研究【摘要】：本文主要介绍以半导体制冷片为基础的新型冷暖衣柜，采用帕尔贴效应的制冷方法，夏季实现衣柜微环境制冷，利用供电电源的极性反转使半导体制冷片冷热面转换，在冬季实现制热，控制衣柜温度在人体舒适的温度范围内，对衣物进行冷却或加热，使人们在夏季或冬季穿衣时有明显的舒适感。
该衣柜无污染，制冷制热速度快，噪声低，具有潜在的市场开发前景。
【关键词】：半导体制冷片温度控制1、前言空调的出现在炎热的夏季和寒冷的冬季给人们的生活营造了舒适的环境，随着社会的发展，小型空调产品也日益出现在人们的视野中，如车载冰箱，冷热两用箱等等。
其中一个重要的部件是半导体制冷片，它也叫热电制冷片，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。
在原理上，半导体制冷片是一个热传递的工具。
当一块n型半导体材料和一块p型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。
2、半导体制冷片恒温衣柜结构及工作原理半导体制冷片冷暖衣柜，正是利用半导体制冷片的帕尔贴效应而设计的控温型衣柜，它由衣柜本体，半导体制冷系统和控制系统三部分组成。
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，电子从负极出发，首先经过p型半导体，吸收热量，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。
热端面散出的热量则需要靠风冷或水冷排出。
如图1、2所示。
图1 半导体制冷片原理图2 半导体制冷片冷暖衣柜能够使衣物在夏季和冬季得到一定的降温与升温，给人们在穿衣时带来明显的舒适感。
它结构简单，尺寸小，重量轻，无机械部分，工作时可以通过电源的极性反转，切换电流方向，使制冷器从制冷状态转换成制热状态，使用寿命长，易于控制，具有一定的研究价值。
3 、半导体制冷片恒温衣柜设计3.1 衣柜及环境条件设定衣柜采用一般的实木颗粒板制作，所有木材都属于中空多孔物质，具有一定的保温性能。
基于半导体制冷原理的小型高精度恒温控制器研究
恒温盒制冷器的散热器采用热管导热
式 散 热 器 ， 用 这 种 类 型 是 为 了有 效 提 高 采
散热器的散热效率 ，同时可以减小散热器
体积。 热 管工作 原理 是利 用 中空 的 圆柱形 管 ，热 管 两端 产 生 温 差 的 时 候 ，蒸 发端 的 液体就会迅速气化 ，将热量带 向冷凝端 ， 速度非 常快 。两端温差越大 ，蒸发速度越
３ ３绝热层材料选择 ． 传 统温 箱 采 用 的绝 热 材 料 一般 为 硅 酸
铝纤维棉 （ 热系数约为０ ２ ／ ・ 或 导 ．Ｗ ｍ ｋ） 苯板 等 （ 热 系数 约 为 ０ ４ ／ － ，但 导 ．Ｗ ｍ ｋ）
是一般 采用较 厚的绝 热 层来保证 保温 能 力， 这样就会增加 系统体积 ，与恒温设备 小型化的设计要求相矛盾。为 了提高恒温 盒的保温性能 ， 绝热 层采用微纳米超级绝 热材料 （ 又称超级绝热材料 ） 这种材料 是 。 以硅质微纳米 多孔 材料 、无机纤维 、黏合 剂等纯无机材料组 合而成 。 ３４ 制冷 片的设计 ．
帕 尔帖 效应 。电荷载体 在导体中运动时形 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 能级向低能级运 动 时 ，就 会 释 放 出 多余 的 热 量 。其 相 反 的
一
１ ３Ｐ Ｍ 控 制 方 式 ． Ｗ Ｐ Ｍ 控 制 方 式 主 要 是 以 一 种 脉 冲 形 Ｗ 式 对 器 件 进 行供 电 ， 通 过 调 节 对 供 电 器 并
１２ 温 度 控 制 原 理 ．
Ｉ Ｖｊ Ｉ
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门ｎ厂 蚺 ］
一
高精 度 恒 温控 制 器 ，采 用智 能 式 Ｐ 调 节 ， Ｉ Ｄ 可 实 现 自整 定控 温 。
半导体制冷技术在小型恒温箱的应用
半导体制冷技术在小型恒温箱的应用摘要：随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的空调技术取得了一定程度上的进步，为国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出重要贡献。
然而，在目前状况下，市场上普遍使用的空调仍然是压缩式制冷空调，这种空调虽然起到了一定的制冷效果，但同时也带来了一系列的问题，其中尤以环境问题较为突出，这也对空调技术更深层次的发展造成阻碍。
针对这种情况，人们开始关注半导体制冷的研究。
本文主要针对半导体制冷技术在小型恒温箱的应用进行研究与分析。
关键词：半导体制冷技术；小型恒温箱；应用1.国内外研究概况就我国而言，对于半导体制冷技术的研究最早开始于上世纪50年代末60年代初，爱60年代中期，我国的半导体材料研究取得了一定程度的进步，所研究的半导体材料的性能已经能够与国际水平相符合。
然后，从上世纪60年代末期开始到80年代初期，这段时间是我国半导体制冷片技术发展的关键时期，在这这一时期之内，我国的半导体制冷技术研究取得了关键性的突破，主要表现在两个方面：一方面，半导体制冷材料的优值系数得到了一定程度上的提高；另一方面，就半导体制冷技术的应用方面而言，其应用层次更深，应用范围也更为广泛。
2.工作原理分析在半导体制冷技术当中，有一个核心材料，即半导体制冷片，它又被称作为热点制冷片。
其优点主要表现为半导体制冷片之中不含有滑动部件，且无制冷剂污染的场合。
但是也存在着一定程度上的缺陷，主要表现为应用在一些空间会受到相应的限制。
一般情况下，半导体制冷片的工作运转主要是通过直流电流为其进行供电，因此，它可以达到制冷以及加热的双重效果，而这一效果的主要是通过对直流电流的极性进行一定程度上的改变来进行有效实现的。
对于一个单片制冷片而言，它主要是由两片陶瓷片组成，在陶瓷片的中间存在着相应的N型与P 型的半导体材料。
半导体制冷片之所以能够有效的运行，主要是通过以下的原理实现的：将一块N型半导体材料与一块P型半导体材料进行一定程度上的联结，这样一来，就形成了电偶对，当有直流电在这一电路中进行流通时，就会发生一定程度上的能量转移，电流从N型半导体材料流入到P型半导体材料的接头，并对热量进行一定程度的吸收，成为冷端；而当电流从P型半导体材料流入到N 型半导体材料的接头并释放能量，就形成了热端。
半导体冷却制冷方案
半导体冷却制冷方案1.引言1.1 概述在半导体器件的运行过程中，发热是一个普遍存在的问题。
过高的温度不仅会降低半导体器件的性能和可靠性，还可能导致设备的损坏甚至失效。
因此，半导体器件的冷却问题一直是一个重要的研究领域。
本文将探讨半导体冷却制冷方案，旨在解决半导体器件发热问题，提高其工作效率和稳定性。
随着技术的不断进步，冷却技术也在不断发展，目前已经涌现出许多高效的半导体冷却制冷方案。
通过对传统冷却技术的介绍和分析，我们可以看到其存在的一些问题和局限性，比如制冷效果有限、能耗较高等。
为了解决这些问题，研究人员提出了一些新的制冷方案，如热管技术、热电制冷技术、基于纳米材料的制冷技术等。
热管技术是一种基于热传导原理的高效冷却技术，通过高热导率的工质在内外两侧建立热传导通道，实现热能的快速传递和散发。
热电制冷技术则是利用热电材料的特性，通过热电效应将热能直接转化为电能或者将电能转化为热能，从而实现对半导体器件的冷却。
此外，基于纳米材料的制冷技术也引起了研究人员的兴趣。
纳米材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应，在制冷领域具有巨大的潜力。
例如，纳米流体冷却技术利用具有高热导率和较大比表面积的纳米流体对半导体器件进行冷却，可以实现更高效的热传导和散热效果。
总的来说，半导体冷却制冷方案是一个非常重要和前沿的研究课题，对于提高半导体器件的性能和可靠性至关重要。
本文将对冷却技术概述和半导体冷却制冷方案进行详细介绍和分析，旨在为相关研究和应用提供一定的参考和指导。
文章结构部分的内容如下：文章结构部分旨在介绍本文的组织结构和各个章节的内容安排。
通过正确的结构分布，读者能够更加清晰地理解文章的思路和逻辑关系。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要由三个方面组成：1.1 概述：对半导体冷却制冷方案的背景和重要性进行简要介绍。
解释半导体冷却作为一种制冷技术的关键性质和具体应用领域。
1.2 文章结构：给出本文的整体结构和各章节的摘要，以帮助读者更好地理解和阅读整篇文章。
半导体制冷技术的小型冷热箱设计
半导体制冷技术的小型冷热箱设计1、引言1834年，法国科学家帕尔贴发现了热电制冷和制热现象－帕尔贴效应。
半导体制冷是利用“帕尔贴效应”达到制冷目的。
20世纪50年代末期，随着半导体材料技术的快速发展，解决了制冷效率低的问题，特别是美，英，日等国家在这一领域做了大量的研究。
60年代末热电制冷即已达到实用化阶段。
因其具有结构简单，无噪声，无污染等优点，自其出现以来便广泛用于航空，航天，红外探测，医疗设备等领域。
随着技术的不断进步，半导体制冷技术已开始广泛地应用于电冰箱，空调及其他一些制冷设备中。
2、半导体制冷原理利用连接在一起的N型和P型半导体之间的“帕尔贴效应”进行能量交换实现制冷或制热。
原理如图1所示。
图1半导体制冷原理图电热效应分别表现为可逆的塞贝克，帕尔贴和汤姆逊以及不可逆的焦耳和傅里叶效应五种不同的效应组成。
根据五种效应能量得失关系，由能量守恒定律可以得到制冷量Q0和制冷效率η与电流和温差的关系式如下：3、硬件系统设计硬件系统主要有人机交流的输入模块、温度采集系统、控制用的单片机、显示模块和半导体制冷片组成。
如图2所示。
图2系统框图在系统启动后，手动预设一个温度值，同时单片机不断从温度传感器采集出当前温度并判断温度是否处在初设温度区间内，根据判断结果控制制冷片的工作状态，从而控制当前温度。
同时，用数码管来动态显示具体的温度值。
4、微处理模块选用有定时器、计时器和中断等片上资源的STC89LE52AD单片机作为主控MCU。
P1端口有8位自带的模数转换器。
采用11.0592MHz的晶振，运算速度大约1.1μs，能够适用一般的应用。
4.1按键设计模块按键设计模块应用中断的方式来对初始温度进行预设，为消除误判造成重复读取一个键值，软件设计时进行防抖处理。
4.2温度采集和显示模块温度采集选用具有反应快、速度高、功耗低、可靠等特点的DS18B20数字型温度传感器。
其与单片机连接时仅需要一条线即可实现单片机和DS18B20的双向通讯。
半导体制冷实验报告
半导体制冷实验报告半导体制冷实验报告引言：半导体制冷技术是一种基于半导体材料的热电效应的制冷技术，其应用领域涵盖了电子设备散热、生物医学、航空航天等多个领域。
本实验旨在探究半导体制冷技术的原理和性能，并通过实验验证其制冷效果。
实验一：半导体材料的热电效应首先，我们准备了一块P型半导体材料和一块N型半导体材料，并将它们通过金属片连接成一个热电偶。
然后，我们将热电偶的一端加热，另一端冷却，并通过测量两端的温差和电压来研究热电效应。
实验结果显示，当我们加热P型半导体材料时，电压会产生一个正值；而当我们加热N型半导体材料时，电压则会产生一个负值。
这说明了P型半导体和N 型半导体在温度变化下具有不同的电压变化特性。
这种特性正是半导体制冷技术的基础。
实验二：半导体制冷器的制冷效果在这个实验中，我们使用了一台半导体制冷器，该制冷器由多个半导体材料组成，并通过电流驱动。
我们将制冷器放置在一个密封的实验箱中，并通过测量实验箱内的温度变化来研究半导体制冷器的制冷效果。
实验结果显示，当我们通电后，实验箱内的温度开始下降，并在一段时间后稳定在一个较低的温度。
这表明半导体制冷器通过电流驱动产生了制冷效果，将热能从实验箱中转移到外界环境中。
实验三：半导体制冷技术的应用在这个实验中，我们将半导体制冷技术应用于电子设备散热领域。
我们选择了一台高性能电脑，并在其散热器上安装了半导体制冷器。
然后，我们通过测量电脑的温度变化来研究半导体制冷技术对电子设备散热的效果。
实验结果显示，在使用半导体制冷器后，电脑的温度明显降低，并且在高负荷运行时能够保持较低的温度。
这表明半导体制冷技术可以有效地改善电子设备的散热性能，提高其工作效率和寿命。
结论：通过以上实验，我们验证了半导体制冷技术的原理和性能。
半导体材料的热电效应使得半导体制冷器能够通过电流驱动产生制冷效果，将热能从被制冷物体转移到外界环境中。
同时，半导体制冷技术在电子设备散热领域具有广泛的应用前景，能够有效地提高设备的工作效率和寿命。
基于半导体致冷器数学模型的tec制冷系统的效率估算
基于半导体致冷器数学模型的tec制冷系统
的效率估算
半导体致冷器（Thermoelectric Cooler，简称TEC）是一种具有机电耦合特性的新型致冷装置，它由两支金属基片夹紧直接连接一定数量半导体元件组成。
当每件TEC系统供电，半导体元件会消耗功率使冷侧与热侧温度有所差异，这种利用热电效应获得的热流做致冷原理的系统称为制冷系统。
采用基于半导体致冷器的数学模型可以估算TEC制冷系统的效率。
首先，为了计算TEC系统的有效热流，使用以TEC元件结构和工作温度为变量的热导系数公式，有：
α=α_1F_1-α_2F_2;
其中，α为TEC热流系数，α1和α2分别为TEC元件的热导系数，F1和F2分别为TEC元件的占比和抵消系数。
接下来，经考证，TEC元件的发热功率是其输入功率的一半，即：Q=P/2;
最后，根据传热关系可以计算TEC系统的效率：
η=(T_2-T_1)/T_2·Q=2·α·(T_2-T_1)/P;
其中，η为TEC制冷系统的效率，T1和T2分别为制冷系统热侧和冷侧的温度，Q和P分别为TEC制冷系统的热量流和耗电量。
因此，根据TEC半导体致冷器的数学模型可以估算TEC制冷系统的效率。
基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究
［ ２ ］ 程 尚模 ，陶罗邑，魏 秉武． 空气横掠铸铁 椭 圆矩形翅 片的对 流放 热物性研 究［ Ｊ ］ ． 工程 热物理学报 ，１ ９ ９ １ ，
６（ ３）：２ ７ ２ ． ２ ７ ４ ．
［ ６ ］ 闫朝 华 ，潘灯海．半 导体 制冷应用在 电冰 箱上的研 究 『 Ｊ ］ ．家 电科技，２ ０ ０ ２ ，（ １ ２）：６ ４ ． ６ ６ ． ［ ７ 】 梁雪，张永恒．便携 式车载冰 箱设 计［ Ｊ ］ ．甘肃科技 ，
的聚氨醋 外保 温系统 、岩棉外保温系 统、玻璃棉 外保 温系
统 以及 发泡 聚苯 板薄 抹面 保 温系 统等 等 。除 此之 外 ，在 北美 以及 欧洲南 部地 区广泛 使用 自保 温 的结 构墙 体 保温
系统 。
１ 建筑 外墙保温技术 的使 用背景
１ ． １ 我 国 的使 用 背景
工程 测点 。外墙保 温技术源 自于２ ０ 世纪９ ０ 年代初期 ，国 内
北方寒冷地 区应用此项技 术来度过严寒 ，研 究单位最 先是
护 了建筑主体 结构 。在施 工过程中 ，将保温 材料放 置在建
筑 物 的外侧 ，这样～来 ，就大大 降低 了紫外线对建筑 主体 的影响 ，还减 少 了来 自于大 自然 的湿度 以及温度 ，这样看 来 ，采用 建筑外墙保温 技术能够提 高增加室 内温 度的稳定 性 ，提 高墙体隔热和保 温性能 ，还 有助于改善室 内环境 ， 为人们塑 造 出安全 、健 康、环保 的生活环境 。再者 ，传统
Ｐ ￣ ＝１ ２ ． ４ ｂ ａ ｒ ；Ｑ ￣ ＝ ３ ０ Ｗ
一
般情况下 ，热管 的沸腾 极 限远远大 于携带极 限， 因
们项 目小组的调查 ， 目前市面上 的半导体冰箱基 本采 用强 制风冷 散热的散热方式 ，但这种散热 效果并不好 ，一定程 度上 导致 了半 导体 冰箱制冷效率 过低，最低温度 过高 ，箱
基于半导体制冷片的温度控制系统的设计
基于半导体制冷片的温度控制系统的设计摘要:设计一种用于红外传感器工作温度调节控制的模块,使红外传感器在低温下工作,以提高红外传感器的探测性能。
通过以mega16芯片为核心,以半导体制冷片为制冷元件,以PID算法为基础构建了一套半导体温度调节系统[1]。
实验结果表明,半导体制冷温度控制系统能够为红外探测器提供所需的工作温度。
关键词:温度半导体制冷片PID算法温度对红外传感器有比较大的影响,当外界环境温度发生变化时,红外传感器对所测量的物理量会有较大的变动,影响其测量值的准确性[2],产生较大的外界噪声干扰,所以当进行精确测量时,将红外传感器控制在一个恒定的温度下,可以大大提高探测精度,减少误差。
1 半导体制冷器的工作原理半导体制冷也称热电制冷,是一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科,半导体制冷是以温差电现象为基础制冷方法,利用帕尔贴效应的原理达到制冷目的。
帕尔帖效应:当电流I通过由两种不同材料组合成的闭合回路时,在材料的接头处一端会吸收热量Qp,另一端会放出热量Qp。
这种吸收或放出的热量叫做帕尔帖热,其吸热或放热由电流的方向决定,大小由公式决定。
π为帕尔帖系数,与温差电动势率有关,为组成回路两种材料的温差电动势率,T为相关接头的温度。
作为一种制冷源,半导体冷片可连续工作,不需要制冷剂,没有污染源和机械运动部件,不会产生回转效应,是一种固体元件,工作时没有噪音、震动、寿命长,安装容易。
半导体制冷片是电流换能型器件,通过控制输入电流,可实现高精度的温度控制。
热惯性小,制冷制热时间比较快,在热端散热良好冷端空载的情况下,可迅速达到最大温差。
2 温度控制系统的组成半导体温度控制系统结构框图如图1,由制冷片引起的温度变化经温度传感器传送给控制器,与设定的温度进行比较,所得的信号偏差通过PID进行调整处理,由控制器发出命令信号,通过驱动电路驱动半导体制冷片进行制热或者制冷,以达到红外传感器的工作温度环境。
3 硬件系统设计本控制系统主控单元采用的是ATMEL公司A VR系列的Atmega16单片机。
基于单片机的半导体制冷温度控制电路研究
基于单片机的半导体制冷温度控制电路研究安卫超12宋晓莅s(1．华北电力大学，河北保定071000；2．保定职业技术学院，河北保定07l000；3．石家庄陆军指挥学院，河北石家庄0500()0)应用科技[摘要]设计了采用PI D算法的半导体制冷片温度控制系统，用N T c元件感应温度变化，用单片机控制可控硅的导通角来控制输出电压的高低，从而来控制半导体片的工作。
[关键词]P I D；单片机；半导体制冷半导体制冷又称电子制冷。
半导体制冷是近年来迅速发展的一项高新技术，其原理就是半导体材料的温差效应。
如果把不同极性的两种半导体材科(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。
如果改变直流电的极性，同一制冷器可以实现制冷和加热两种功能。
本设计采用单片机作为恒温系统的核心部件，半导体制冷片作为恒温控制系统的执行部件，运用模糊PI D控制算法实现温度快速、稳定、精确控制。
系统通过模糊PID算法改变单片机输出的PW M脉冲来控制制冷片工t譬日苦奎，不仅使系统的温度能够自动调整到设定值，且能使温度控制动态响应好、臼拊间快、稳态精度高，具有很好的实时性。
半导体制冷的优缺点：1)它不需要任何制冷剂，可连续工作。
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，大于1。
因此使用—个半导体元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，，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)半导体制冷片的温差范围，从正温9a℃到负温度13a℃都可以实现。
恒温控制系统。
温度传感器变送电路把恒温控制箱内的现场温度转换成相应的电唐号，经A D采样后输入单片机系统。
基于半导体致冷器数学模型的tec制冷系统的效率估算
基于半导体致冷器数学模型的tec制冷系统的效率估算近年来，随着电子信息和通信技术的发展，可靠性、效率和尺寸越来越成为电子设备设计的重要指标。
因此，电子设备的散热技术变得越来越重要。
其中，tec制冷系统是电子设备散热技术的主要组成部分。
与传统的冷却技术相比，tec制冷系统在可靠性、结构紧凑以及效率方面具有很大的优势。
在现今的电子设备设计中，如何提高tec制冷系统的效率，使其能够更好地适应当今高性能设备散热需求，是一个值得思考的问题。
为了更好地估算tec制冷系统的效率，本文提出了一种基于半导体致冷器的数学模型的分析方法。
首先，本文给出了整个tec制冷系统的基本结构，以及热负荷、输出功率和输出特性之间的关系。
其次，基于半导体致冷器的物理模型，本文推导出了适合于tec制冷系统的效率估算模型。
模型同时考虑了热负荷、气体流动性以及换热面积的影响。
最后，本文运用此模型进行了实际的数据模拟，以展示模型的有效性。
本文对tec制冷系统的效率进行了估算，同时考虑了系统的机械特性以及表面换热的影响。
另一方面，本文的研究也为下一步电子设备散热技术提供了重要的理论支撑。
下一步可以考虑多种不同冷却方案，以提高tec制冷系统的效率。
最后，本文进行了结论性的总结，指出了基于半导体致冷器的tec制冷系统效率估算模型的有效性，以及未来改进的方向。
随着电子信息技术的发展，tec制冷系统正在发挥越来越重要的作用。
因此，针对tec制冷系统的效率估算具有重要的意义。
本文以“基于半导体致冷器数学模型的tec制冷系统的效率估算”为标题，给出了一种基于半导体致冷器的tec制冷系统效率估算模型，并通过实际数据模拟，证明了模型的有效性。
本文的研究为进一步提高tec 制冷系统的效率和可靠性，为电子设备散热技术的发展提供了重要的理论支撑。
半导体制冷器原理及应用研究
半导体制冷器原理及应用研究摘要：本文介绍了半导体制冷器的基本工作原理、优点、缺点和随后对半导体的相关公式进行了推导。
最后根据半导体的研究现状，提出了半导体制冷器的主要性能参数，为今后的半导体制冷技术研究提供借鉴。
关键词：半导体制冷器原理应用研究1. 引言目前，能源消耗问题是国际学术研究的热点，而中国作为能源消耗大国，因此研究如何降低能源消耗，实现可持续发展具有非常重大的现实意义。
半导体制冷器作为一种新型的制冷技术，具好广阔的应用前景。
半导体制冷器具有体积小、功耗低、无污染、降温快等诸多优点，符合环境保护以及低功耗的要求，在许多行业得到了广泛的应用。
虽然半导体制冷器的制冷量不大，但是降温速度非常快，非常适用于对制冷器的尺寸有严格要求的场所。
2. 半导体制冷器的工作原理2.1半导体制冷的物理基础半导体制冷又称为热电制冷（Thermoelectric cooler）或温差电制冷。
当直流电流通过具有热电转换特性的导体组成的回路时具有制冷功能，这就是所谓的热电致冷，由于半导体材料具有非常好的热电能量转换持性，因此，热电制冷又称为半导体制冷。
半导体制冷是基于帕尔贴效应、塞贝克效应、焦尔效应、汤姆逊效应和傅里叶效应五种效应建立起来的新型制冷技术。
（1）帕尔贴效应当电流通过由不同材料导体组成的回路时，在导体的连接处，会发生吸热和放热现象。
这时吸收和放出的热量就是帕尔贴热。
回路的一端为吸热，而另一端为放热。
（2）塞贝克效应将两种不同的材料和温度的导体相连接并组成回路时，这个回路之中就会产生电流，这就叫做塞贝克效应，这与帕尔贴效应是相逆的。
（3）焦尔效应焦尔效应是指当通过电流时，金属导体内部的热量与通过金属导体的电流平方成正比。
（4）汤姆逊效应当不同金属材料组成的闭合回路接入电流时，不仅会有赛贝尔效应和帕尔帖效应，还会产生一种汤姆逊效应，产生的热为汤姆逊热。
（5）傅里叶效应在金属材料中，沿着某固定方向的热传导过程叫做傅里叶效应，热传导是不可逆的，且垂直方向的面积与垂直方向上温度差的乘积成正比。
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［ ｙ ｏｄ］ Ｋｅ ｗ ｒ ｓ
Ｔ ｅｍｏｌｃ ｉ Ｃ ｏｉｇ Ｓ ｌｓａｅ ｅｒ ｅａｉｎＳ ｓ ｍ； ｏｄＴａｓｅ ｈｒ ｅｅｔ ｃ ｏ ｌ ； ｍａｌ ｃｌＲ ｆ ｇｒｔ ｙｔ Ｃ ｌ ｒｎｆｒ ｒ ｎ － ｉ ｏ ｅ
０ 引 言
随着 经济 的发 展 、物质 文 化 生活水 平 的提 高 ， 人们 对方 便 、快 捷 的要求 越 来越 高 。采用 半 导体 制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｎｒｙａ ｄＣｖｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｈ ｒｉ ｉｅｓｙｏ Ｃ ｍ ｒｅＨａｂｎ １ ０２ Ｓ ｈ ｏ Ｅ ｅｇ ｎ ｉｉＥ ｇｎ ｅｉ ， ａｂｎＵｎ ｒｉ ｆ ｏ ｍｅｃ， ｒｉ， ５ ０ ８） ｏ ｎ ｖ ｔ
［ ｓ ａ ｔ Ｍｏｔ ｆ ｍａｌ ｃｌ ｒｆｇ ｒｔ ｎｅｕｐ ｎｓ ｉｈｂ ｓｄｏ ｅｍｏ ｌ ｔｃｃｏｉ ｏ ｕｅ ｒ ｗ ｅ ｃ ｎｙａ Ａｂｔ ｃ］ ｒ ｓ ｏ ｌｓａ ｒ ｅａｉ ｑ ｉｍｅｔ ｗｈｃ ａｅ ｎｔ ｒ ｅ ｃｒ ｏ ｌ ｇｍ ｄ ｌ ａｅｌ ｆ ｉ ｃ ｔ ｓ － ｅｅｉ ｏ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｅ
基于半导体 制冷 的小型 制冷系统研 究
郑 大宇 颜 涛 刘卫 党 陈 鑫
（ 尔滨商业 大学能源与建 筑工程 学院 哈 尔滨 １ ０ ２ ） 哈 ０ ８ ５
【 摘 要】 目前采用半导体制冷 的小型制冷装置 ，都有效 率不高的缺点 ，而对于半导体制冷 的研究 ，大 多都 是对于半导体元件 的热端 的散热系统进行优化设计 。在对 半导体制冷技术原理分析 的基础上 ，针
第 ２ 卷 第 ５期 ５ ２１ ０ １年 １ ０月
制 冷 与 空调
Ｒｅ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｄＡｉ Ｃｏ ｄｔｏ ｉ ｇ ｒ ｆ ｇ ｒ ｔ ｎ ｒ ｎ ｉ ｎ ｎ ｏ ｉ
、０ ．５Ｎ ｏ． ，１２ ５
０ｃ ． ０ １４ ５ ４ ８ ｔ ２ １ ．２ ～ ２
文章 编号 ： １７ ．６ ２ （ ０ １ ５４ ５０ ６ １６ １ ２ １ ）０ ．２ ．４
ｃ ｏ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ， ｏ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｏ ｄ ｓｄ ｅ ｔ ｔ ｎ ｆ ｒ ａ ｅ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｃ ｌ — ｉｅ ｈ ａ ｒ ｓｅ ｏ ｆ ｃ ｅ ｔｔ ｏ ｖ ｅ ｏ ｌ ｅ ｈ ｏ ｏ ｎ ｙ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｃ ｌ ｉｅ ｈ ａ ｒ ｓｅ ａ ａ ｄ ｉ ｒ ｖ ｈ ｏ ｄ ｓｄ ｅ ｔａ ｆ ｒｃ ｅ ｉｎ ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ａ ｒ ｔ ｎ ｉ ｈ ｐ ｏ ｌｍ ｆｃ ｌ ａ ｓ ｅ ｎ ｒ ｖ ｆ ｃ ｅ ｃ ｆ ｍａｌｓ ａ ｅｒ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎｅ ｕ ｐ ｎ ． ｒ ｂ ｅ ｏ ｄｔ ｎ ｆ ｒ ｄ ｉ ｏ ｅｔ ｅ ｏ ｒ ａ ｍｐ ｅ ｈ ｉ ｉｎ ｙ ｏ ｌ ｃ ｌ ｅ ｒｇ ｒ ｔ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｓ － ｏ
计 的冷量 传递 装置 ， 将半 导体 冷端 的冷量 高效 的传
运动部件 ，可靠性也 比较高。
要 发 挥 半 导 体 制冷 元 件 的最 大 效 率 必 须 减 小
作者简介 ：郑大 宇 （ ９ ５ ） １６ 一 ，男，博士，教授，研究方向为商业机 械及 设各 。 收 稿 日期 ：２ １．２ １ ０ ０１．１
给 半 导体元 件通 上直 流 电后 ， 导体 元件 的放 半 热 端 与散热 肋片 相连 ， 通过 冷却 风扇加 强 散热肋 片 表 面 的空气 流动 ，加强 散热 。半导体 元件 的冷端 与 铝 片相 连 ，冷 量经 过铝 片后 ，以 自然对 流 的方 式传 递 给制 冷装 置 内部 的空气 来达 到制 冷 的 目的。
半 导体材 料 串联 成 的热 电偶 时 ， 热 电偶 的两端 即 在 可 分 别 吸 收热 量 和 发 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
导体元 件 的冷 端温 度处 于偏 高状态 ， 进而 继续 影 响
冷端的冷量传递， 造成小型制冷装置的制冷效率低 下。 现对原有 的半导体冷端进行技术改造 ， 通过设
部
一
冷量传 递 装置 的构成 ：肋 片铝 板 ，轴流风 扇 ，
搁架 ，铝合 金板 。
，
工作过 程 ：通 直流 电后 ，半 导体 制冷 元件冷 端
件
与肋 片铝 板 相 连 ，冷 端 产 生 的冷 量传 导 至肋 片 铝
Ｉ ＩＩ Ｉ ｜ Ｉ Ｉ ＩＩ ＩＩ Ｉ Ｉ
牛 ＜
板 ，轴流 风扇 使制冷 装 置 内部 的空 气 强制对 流 ，空 气流 体沿着 图 ２中设计 的风道 ， 以箭 头方 向循环 对 流 ，这样就 保证 了对 流 空气流 体与肋 片 充分接 触 ，
ｒ ｆ ｉ ｅｒ ｔｏｎ ｏｆｓ ａ ｌｒ ｆ ｉ ｅ ａｔｏｎ ｅ ｅ ｒｇ ａ ｉ ｍ ｌ ｅ ｒｇ ｒ ｉ ｑｕｉ ｅ ｐｍ ｎｔ
热端温度 制冷空间温度 环境温度 冷端温度
ｆｌ Ｉ ｌ ； —１
图 ４ 半导体制冷元件温度分布
Ｆｉ ． Ｔｈｅｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｏ ｅｓ ｍ ｉｏ ｄ ｃ ｏ ｇ４ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｄ ｓｒ ｂ ｔｏ ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒ ｈ
卣
西 田 酮
ｃ ｏｉｇｄ ｖｃ ｓ ｏ ｌ ｅ ｉｅ ｎ
ｉ ＿
图 ３ 经过改进后的小型制冷装置的半导体制冷装置 的左视图
Ｆｉ ． Ｔｈ ｆ ｉｗ ｆｔ ｅｉ ｒ ｖ ｄ ｓ ｍ ｉｏ ｄ ｃ ｏ ｇ３ ｅ ｌｔ ｖ ｅ ｏ ｍｐ ｏ ｅ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒ ｅ ｈ ｒｆｉｅ ａｉｎｏ ａｌ ｅｒｇ ｒ ｔ ｎ ｅ ｕｐ ｅ ｔ ｅ ｒ ｇ ｒ ｔ ｆｓ ｌ ｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｉ ｑ ｉＩ ｎ ｏ ｍ ｏ ｍ
增 强对 流 换 热 效果 。铝 合 金板 既增 大 对流 换 热 面 积 ，又起 到风道 壁 的作用 。
图 １ 小型制冷装置的半导体制冷装置图
Ｆｉ １ Ｔｈｅ ｓ ｍ ｉ ｏ ｕｃ ｏｒｒ ｆ ｉ ｒ ｔｏ ｏｆｓ ａ ｌ ｇ． ｅ ｃ ｎｄ ｔ ｅ ｒｇｅ ａ ｉ ｎ ｍ ｌ ｒ ｆ ｉ ｅｒ ｔｏｎ ｅ ｅ ｒｇ ａ ｉ ｑｕｉ ｅ ｐｍ ｎｔ
制冷与空调
递 到小型 制冷 装置 内部 ， 从而 提高 小型 制冷装 置 的
改 进后 的 小型 制 冷装 置 的半 导 体 制冷 装 置 图
如 图 ２和 图 ３所示 。
工作 效率 。
原有 小型 制冷 装置 的半 导体制 冷装 置 图如 图 １
所示 。
通直 流 电后 ，半导体 元件 的冷 端产 生 的冷 量 ， 经 过 设计 的冷 量传 递 装 置 传递 给 制 冷 装 置 内部 的 空 间达到制 冷 的 目的 。 导体元 件 的放热端 与散 热 半 肋 片相连 ，通 过冷 却风扇 强制 散热 。
对基 于半导体制冷 的小型制冷装 置，采用增大冷端 的对流换热 面积和提高冷端的对流换热系数 的 方法来解 决冷量传递问题，提高小型制冷装置 的工作效率 。
【 键 词 】 半 导体 制冷 ；小型制冷装置 ；冷量传递 关 Ｂ９ 中图分类号 Ｔ ６ 文献标识码 Ｂ
Ｓ ａ ｌｓ ａ ｅＲｅ ｒ ｇ ｒ ｔｏ ｙｓｅ Ｂａ ｅ ｎ ｍ ｌ－ ｃ ｌ ｆ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ Ｓ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ Ｔｈｅ ｍ ｏ ｌｃ ｒ ｃＣｏ ｌｎｇ Ｍ ｏ ｌ ｒ ｅｅ ｔ ｉ ｏ ｉ ｄｕ ｅ Ｚｈ ｎ ｅ ｇＤａ ｕ Ｙａ ｙ ｎＴａ Ｌｉ ｏ ｕＷ ｅｄ ｎ Ｃｈ ｎＸｉ ｉａ ｇ ｅ ｎ
ｐ ｅ ｅ ｔ Ｂｕ ｓ ａ ｃ ｈ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃｃ ｏ ｉ ｇｍ ｏ ｕ ｅｉ ｓｌ ｏ ｅ ｈ ｔ ｎ ｆ ｈ ｏ ｌ ｇ ｓ ｓｅ ｔ ｐ ｉ ｚ ｅ ｄ ｓｇ ． ｎ ｒ ｓ ｎ ． ｔ ｅ ｅ ｈ ｔ ｔ ｅｔ ｒ ｅ ｅ ｔｉ ｏ ｌ ｄ ｌ ｓ ｒ ｒ ｏ ｈｍ ｎ ｍｏ ｔ ｆ ｒ ｏ ｄ ｏ ｔ ｅｃ ｏ ｉ ｙ ｔ ｍ ｏ ｔｍｉｅｔ ｅ ｉ ｎ Ｉ ｙ ｈ ｔ ｅ ｎ ｏ ｈ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｒＳ ｌ ｓ ａｅ ｒ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｅｅ ｔｉ ｏ ｌ ｇ ｍｏ ｕ ｅ ｂ ｓ ｎ ｔ ｅｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｅｔ ｅ ｍｏ ｌｃ ｒ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｆ ｍａ ｌ ｃ ｌ ｅ ｇ ｒ ｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍｏ ｌｃ ｒ ｃ ｏ ｉ ｄ ｌ， ａ ｅ ｏ ｒ ｉ ｌ ｆｔ ｈ ｒ ｅｅ ｔｉ ｏ — ｒ ｏ ｃ ｎ ｈ ｎ ｈ ｃ
２ 冷 量传递装置 的对流换热计算以及对制 冷装置效率的影响分析
２１ 对 半导 体制冷 元件 温度 分析 ．
冷
图 ２ 经过改进后的小型制冷装置的半导体制冷装置的主视图
Ｆｉ ． Ｔｈ ａ ｎ ｖ ｅ ｏ ｐ ｏ ｅ ｅ ｉｏ ｄ ｃ ｏ ｇ２ ｅｍ ｉ ｉｗ ｆ ｈｅｉ ｒ ｖ ｄ ｓ ｍ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒ ｔ ｍ
冷 的小型 制冷 装 置 ， 比如 ＵＳ 制冷 杯 、带 有制冷 Ｂ
冷 热端 温差 。热端 可选 用 的散热 方式包 括风 冷 、水 冷 及热 管 散热等 等 ， 时冷 端 也需要 考虑 加强 冷量 同 的快速 传递 。以往 的研 究都 集 中在热端 的散热 ，而
很 少论 及加 强冷 端 的冷量 传递 。 而在 基于 半导 体制 冷 的小型 制冷装 置 当 中， 强冷 端 的冷量 传递 表现 加
Ｔ 为半 导体 元件 产 生 的最 大温 差 ， 由于 ｍ一 半导体 元件 的冷 （ ）端 与冷 （ ）端肋 片结 合 ， 热 热
就 会 在 冷 （ ）端 的 结 合 面 产 生 传 递 温 差 ， 即 热
一
和 ～ ｍ，同时冷 （ ）肋片本 身 的传递 Ｔ 热 ｒ２ Ｔ２ 。上述温 差 在半 导 ｃ与 Ｈ一
存 在传 递温 差
第２ ５卷第 ５期
郑大 宇，等 ：基 于半导体制冷的小型制冷系统研 究