半导体致冷器

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。

　　半导体制冷材料：不仅需要n型和p型半导体特性，还要根据掺入的杂质改变半导体的温差电动势率，导电率和导热率使这种特殊半导体能满足制冷的材料。目前国内常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，其中p型是bi2te3—sb2te3，n型是bi2te3—bi2se3，采用垂直区熔法提取晶体材料。

在技术应用上的优点

　　1、不需要任何致冷剂，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器件，工作时没有震动，噪音，寿命长，安装容易。

　　2、半导体致冷器具有两种功能，既能致冷，又能加热，致冷效率一般不高，但致热效率很高，永远大于1。因此使用一个器件就可以代替分立的加热系统和致冷系统。

　　3、半导体致冷器是电流换能型器件，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，程式控制，电脑控制，便於组成自动控制系统。

　　4、半导体致冷器热惯性非常小，致冷致热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，致冷器就能达到最大温差。

　　5、半导体致冷器的反向使用就是温差发电，半导体致冷器一般适用于中低温区发电。

　　6、半导体致冷器的单个致冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串，并联的方法组合成致冷系统的话，功率就可以做的很大，因此致冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

　　7、半导体致冷器的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。