内容发布更新时间 : 2024/9/30 13:20:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

半导体制冷片工作原理

致冷器件是由半导体所组成的一种冷却装置, 随着近代的半导体发展才有实际的应用, 也就是致冷器 的发明。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,电子负极 (-出发,首先经 过 P 型半导体,于此吸热量,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, 冷端要接热源, 也就是 欲冷却之。在以往致冷器是运用在 CPU 的,是利用冷端面来冷却 CPU ,而热端面散出的热量则必需靠 风扇来排出。致冷器也应用于做成车用冷 /热保温箱,冷的方面可以冷饮机,热的方面可以保温热的 东西。

半导体致冷器的历史

致冷片是由半导体所组成的一种冷却装置,于 1960左右才出现,然而其理论基础 Peltier effect 可 追溯到 19世纪。下图 (1是由 X 及 Y 两种不同的金属导线所组成的封闭线路,通上电源之后, A 点的 热量被移到 B 点,导致 A 点温度降低, B 点温度升高,这就是著名的 Peltier effect。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

JeaNPeltier ,才发现背后真正的原因,这个现象直到近代随着半导体的发展才有了实际的应用,也 就是「致冷器」的发明。

一、因半导体致冷片薄而轻巧,体积很小,不占空间,并可以携带,做成车用电冷 /热保温箱,放置 车上,不占空间,并可变成冰箱及保温箱,夏天可以摆上几瓶饮料,就可以便冰饮,在冬天就可以变 成保温箱。

图 (1 致冷器件的作用原理致冷器的名称相当多,如 Peltier cooler、 thermoelectric 、 thermoelectric cooler (简称 T.E 或 T.E.C、 thermoelectric module ,另外又 称为热帮浦 (heat pump。 二、致冷器件的结构与原理

下图 (2是一个制 冷器的典型结构。 图 (2 致冷器的典 型结构 致冷器是由许多 N

型和 P 型半导体之颗粒互相排列而成,而 NP 之间以一般的导体相连接而成一完整线路,通常是铜、 铝或其它金属导体, 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,

外观如

下图 (3所示,看起来像三明治。 图 (3 致冷器的外观

以下详细说明 N 型和 P 型半导体的原理 : 三、 N 型半导体

(1 如果在锗或硅中均匀掺杂五价元素, 由于价电子间会 互相结合而形成共价键, 故每个五价元素会与邻近四价之 锗或硅原子互成一共价键,而多出一个电子来,如图 (4 所示,这就称为 N 型半导体。 (N表示 negative ,电子带 负电 。