制冷技術(shù)之半導(dǎo)體制冷

制冷技術(shù)之半導(dǎo)體制冷
半導(dǎo)體制冷也叫溫差電制冷、熱電制冷或電子制冷，是利用半導(dǎo)體的“塞貝克效應(yīng)”的逆效應(yīng)一一帕爾貼(Peltier)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷的一門(mén)新興技術(shù)。所謂“帕爾帖效應(yīng)”，就是在兩種不同金屬組合的閉合線路中，若通以直流電流，就會(huì)使一個(gè)接點(diǎn)變冷而另一個(gè)接點(diǎn)變熱的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由法國(guó)科學(xué)家Jean C.A. Pettier在1834年發(fā)現(xiàn)的。
半導(dǎo)體致冷是靠空穴和電子在運(yùn)動(dòng)中直接傳遞能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與蒸汽壓縮式制冷和吸收式制冷相比，它的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
1)不需要制冷劑，無(wú)泄漏，無(wú)污染;
2)無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部分，因此工作時(shí)無(wú)噪音、無(wú)磨損、壽命長(zhǎng);
3)冷卻速度和制冷溫度可以通過(guò)改變電流大小任意調(diào)節(jié)，靈活性高;
4)體積可以做得很小。例如一個(gè)能達(dá)到-100℃低溫的四級(jí)半導(dǎo)體致冷器，其外形尺寸只有一個(gè)香煙盒大小。
5)制冷效率與容量大小無(wú)關(guān)，在制冷量極小時(shí)仍能保持較高的制冷效率。
作為一種新興技術(shù)，它在諸多方面又有其難以克服的缺點(diǎn):
電流過(guò)大(通常工作電流可達(dá)到5A甚至更高)，耗電量大約是蒸汽壓縮式制冷的兩倍，發(fā)熱量大，大容量時(shí)制冷效率太低(通常COP<1)對(duì)半導(dǎo)體芯片的散熱條件要求高半導(dǎo)體致冷器在制造工藝上也不太成熟。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于便攜式制冷的研究，絕大多數(shù)仍然集中于如何改善半導(dǎo)體制冷器的工作散熱條件(例如使用渦旋換熱技術(shù))，以及如何改進(jìn)半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)工藝等方面。

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