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半導(dǎo)體制冷器的概念與應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2010-6-22

 

 
 
 
半導(dǎo)體制冷器(thermal electrical refrigerator)
 
  利用半導(dǎo)體的熱-電效應(yīng)制取冷量的器件,又稱熱-電制冷器。用導(dǎo)體連接兩塊不同的金屬,接通直流電,則一個(gè)接點(diǎn)處溫度降低,另一個(gè)接點(diǎn)處溫度升高。若將電源反接,則接點(diǎn)處的溫度相反變化。這一現(xiàn)象稱為珀耳帖效應(yīng),又稱熱-電效應(yīng)。純金屬的熱-電效應(yīng)很小,若用一個(gè)N型半導(dǎo)體和一個(gè)P型半導(dǎo)體代替金屬,效應(yīng)就大得多。圖[半導(dǎo)體制冷的原理圖]為半導(dǎo)體制冷的工作原理。接通電源后,上接點(diǎn)附近產(chǎn)生電子-空穴對(duì),內(nèi)能減小,溫度降低,向外界吸熱,稱為冷端。另一端因電子-空穴對(duì)復(fù)合,內(nèi)能增加,溫度升高,并向環(huán)境放熱,稱為熱端。
 
  一對(duì)半導(dǎo)體熱電元件所產(chǎn)生的溫差和冷量都很小,實(shí)用的半導(dǎo)體制冷器是由很多對(duì)熱電元件經(jīng)并聯(lián)、串聯(lián)組合而成,也稱熱電堆。單級(jí)熱電堆可得到大約60℃的溫差,即冷端溫度可達(dá)-10~-20℃。增加熱電堆級(jí)數(shù)即可使兩端的溫差加大。但級(jí)數(shù)不宜過多,一般為2~3級(jí)。半導(dǎo)體制冷器具有無噪聲、無振動(dòng)、不需制冷劑、體積小、重量輕等特點(diǎn),且工作可靠,操作簡(jiǎn)便,易于進(jìn)行冷量調(diào)節(jié)。但它的制冷系數(shù)較小,電耗量相對(duì)較大,故它主要用于耗冷量小和占地空間小的場(chǎng)合,如電子設(shè)備和無線電通信設(shè)備中某些元件的冷卻;有的也用于家用冰箱,但不經(jīng)濟(jì)。半導(dǎo)體制冷器還可做成零點(diǎn)儀,用來保證熱電偶測(cè)溫中的零點(diǎn)溫度。

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