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什么是半导体制冷技术,该技术是怎样实现的

五度易链 2019-04-10 2076 0

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  半导体制冷技术是使用半导体用于制冷的技术,该技术的应用范围十分广泛,对于日常生活和科技工业发展的意义都十分重大。


  半导体制冷技术是使用半导体用于制冷的技术,该技术的应用范围十分广泛,对于日常生活和科技工业发展的意义都十分重大。

  半导体制冷片技术介绍

  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。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。

  半导体制冷片工作原理

  半导体制冷片的工作原理是基于帕尔帖原理,该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的,即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时,在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量,而另一个接头处则吸收热量,且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的,改变电流方向时,放热和吸热的接头也随之改变,吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比,且与两种导体的性质及热端的温度有关,即:πab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数 ,单位为[V], πab为正值时,表示吸热,反之为放热,由于吸放热是可逆的,所以πab=-πab。金属材料的帕尔帖效应比较微弱,而半导体材料则要强得多,因而得到实际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。

  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。

  随着技术的应用领域扩大,技术的研究也在不断推进,这项技术能够不断的实现自身价值,为科技生活做出贡献。


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