多级半导体制冷片制冷技术(半导体制冷片叠加效果)

这种“多级半导体制冷片”和只有一层的“单级半导体制冷片”有什么区别吗？热端，冷端的温度怎么样？

和多级风扇不多，上一级热端热量被下一级吸收，这样前一片的热端温度将会很低，制冷片制冷温度和温密切相关，热端温度尤甚，这样多级贴在一起温度将会和单片相比成倍数增加功率，但数值不会呈线性变化，在者，多级制冷也增加了厚度，对冷热端温度对流也起一点作用。

多级半导体制冷片制冷技术(半导体制冷片叠加效果)

多级半导体制冷片制冷技术(半导体制冷片叠加效果)

ps：多级制冷并不是简单把几片制冷片贴在一起，前后两片的功率是需要计算的，否则可能会烧坏。

半导体制冷片原理及其技术运用

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

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，则在导体中产生一个温电动势： ES=S.△T

式中：ES为温电动势

S(?)为温电动势率(塞贝克系数)

△T为接点之间的温

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，在温为△T的导体两点之间，其放热量或吸热量为：

Qτ=τ.I.△T

Qτ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，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。

在半导体制冷技术开始于50年代末60年代初，当时在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。科学院半导体研究所投入了大量的人力和物力，获得了半导体制冷片，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。

制冷片的技术应用

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，制冷片就能达到温。

5、 半导体制冷片的反向使用就是温发电，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、 半导体制冷片的温范围，从正温到负温度都可以实现。

通过以上分析，半导体温电片件应用范围有：制冷、加热、发电，制冷和加热应用比较普遍，有以下几个方面：

1、 军事方面：、雷达、潜艇等方面的线探测、导行系统。

2、 医疗方面;冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。

3、 实验室装置方面：冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片。

4、 专用装置方面：石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等。

5、 日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱等。此外，还有其它方面的应用，这里就不一一提了。

半导体制冷片的散热方式

半导体制冷片件的散热是一门专业技术，也是半导体制冷片件能否长期运行的基础。良好的散热才能获得冷端温度的先决条件。以下就是半导体制冷片的几种散热方式：

1、 自然散热。

采用导热较好的材料，紫铜铝材料做成各种散热片，在静止的空气中自由的散发热量，使用方便，缺点是体积太大。

2、 充液散热。

用较好的散热材料做成水箱，用通液体或通水的方法降温。缺点是用水不方便，浪废太大，优点是体积小，散热效果。

3、 风冷散热。

工作气氛为流动空气，散热片所用的材料和自然散热片相同，使用方便，体积比自然冷却的小，缺点是增加一个风机出现噪音。

4、 真空潜热散热。

最常用的就是“热管”散热片，它是利用蒸发潜热快速传递热容量。

半导体制冷片的工作原理

简单而言制冷片能够制冷是半导体p-n结在电场的作用下所产生的。在给半导内体p-n结施加一定的电压的情况容下，电子从p区要穿过n区就需要耗能从而产生热量；如果热量被空气或者其它物体散发，因平衡的需要会进行补充，这就产生吸热现象即制冷了。因此半导体制冷片在使用时必须要保证热端的散热效果，否则不但不能制冷而且会造成制冷片的损坏。

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，制冷片就能达到温。

5、半导体制冷片的反向使用就是温发电，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、半导体制冷片的温范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

半导体制冷技术和压缩机制冷技术比较？

压缩机制冷缺点：

低温启动难，冬天制热效率低，怕震动，不能倾斜，更不可以随意颠倒。系统维护时需要火工作业来更换损坏元件。遇到损坏元件和管路，要放掉冷媒，才能火工作业，有一定浪费。

压缩机制冷优点：

制冷效率高，COP可以达到3.8.，节能环保。

半导体空调是由半导体制冷片、散冷片、散热片等构成，通过电缆连接起来。

半导体制冷缺点：

制冷效率低，可以到0.6。制冷性能随环境温度、电压、导冷块厚度、冷端散热模式，机械压力、导热相变材料材质影响而呈非线性变化。

半导体制冷优点：

半导体空调没有制冷剂，不会泄露，不怕震动，不怕倾斜，不怕颠倒；运转无机械运动，不会磨损；体积小，可靠性高。具体优点体现在以下几点：

1、 首先半导体制冷片热惯性小，冷热随意切换。制冷制热时间非常快，通常在数秒内即可达到温

2、 半导体空调冷热调节范围宽，冷热转换快。大温环境，即使外界环境高达60度，散冷器表面依旧可以保持22~25度

3、 半导体空调是换能元件，通过对其电流、电压控制可以很容易实现对箱体温度的控制。同时半导体空调采用多组并联使用，即使有一组失效，也不会影响制冷效果

4、 半导体空调制热表面温度低于80度，无明火，对设备安全可靠

制冷片是怎么制冷的

一般这种是一边是热的一边是冷的，这种现在主要应用是在饮水机上面最多，又要热又要热的场合，要是能解决大面积制冷及效率，就可以用来当空调用了。

它是半导体原件 是用PN结温制冷的

半导体制冷片是一种基于Peltier效应（也称为热电效应）的制冷技术。它通过在两个不同材料的接触面上的电流作用下，实现热电转换，产生热流和冷流，从而实现制冷。半导体制冷片的构造类似于一个晶体管。它由两个不同类型半导体材料（p型和n型）交替组成，两个相同类型的半导体片（n型和p型）之间夹有金属层。当外加一个电压时，电子从n型半导体芯片中流向p型半导体芯片中，产生热。反之，如果反向加电压，热流则从p型半导体芯片中流向n型半导体芯片中，实现冷却。

半导体制冷片的制冷效果取决于材料的选择和片的厚度。一般来说，材料的导电性越好，制冷效果越好，但是过度的加热或过度的制冷可能会导致设备损坏。目前常用的材料有硒化铋、铋锑合金、等。

半导体制冷片具有体积小、重量轻、工作静音、无污染等特点，广泛应用于制冷、通信设备、光电子器件、医疗器械、汽车电子领域等。

半导体制冷片原理

半导体制冷片是一种基于Peltier效应（也称为热电效应）的制冷技术。它通过在两个不同材料的接触面上的电流作用下，实现热电转换，产生热流和冷流，从而实现制冷。半导体制冷片的构造类似于一个晶体管。它由两个不同类型半导体材料（p型和n型）交替组成，两个相同类型的半导体片（n型和p型）之间夹有金属层。当外加一个电压时，电子从n型半导体芯片中流向p型半导体芯片中，产生热。反之，如果反向加电压，热流则从p型半导体芯片中流向n型半导体芯片中，实现冷却。

半导体制冷片的制冷效果取决于材料的选择和片的厚度。一般来说，材料的导电性越好，制冷效果越好，但是过度的加热或过度的制冷可能会导致设备损坏。目前常用的材料有硒化铋、铋锑合金、等。

半导体制冷片具有体积小、重量轻、工作静音、无污染等特点，广泛应用于制冷、通信设备、光电子器件、医疗器械、汽车电子领域等。