半導體制冷片的工作原理

在原理上，半導體制冷(leng)片是一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)熱(re)(re)傳遞(di)的(de)(de)工(gong)具。當(dang)(dang)一(yi)(yi)(yi)(yi)塊N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)材料和一(yi)(yi)(yi)(yi)塊P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)材料聯(lian)結成的(de)(de)熱(re)(re)電(dian)偶對中有電(dian)流通過時(shi)(shi)，兩端(duan)(duan)(duan)之間就(jiu)會(hui)產生(sheng)熱(re)(re)量(liang)(liang)轉移(yi)，熱(re)(re)量(liang)(liang)就(jiu)會(hui)從一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)(duan)轉移(yi)到(dao)另一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)(duan)，從而產生(sheng)溫(wen)差形成冷(leng)熱(re)(re)端(duan)(duan)(duan)。但是半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)自身(shen)存(cun)在電(dian)阻當(dang)(dang)電(dian)流經過半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)時(shi)(shi)就(jiu)會(hui)產生(sheng)熱(re)(re)量(liang)(liang)，從而會(hui)影響熱(re)(re)傳遞(di)。而且兩個(ge)極板(ban)之間的(de)(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)也會(hui)通過空氣和半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)材料自身(shen)進行逆向熱(re)(re)傳遞(di)。當(dang)(dang)冷(leng)熱(re)(re)端(duan)(duan)(duan)達到(dao)一(yi)(yi)(yi)(yi)定溫(wen)差，這兩種(zhong)熱(re)(re)傳遞(di)的(de)(de)量(liang)(liang)相(xiang)(xiang)等時(shi)(shi)，就(jiu)會(hui)達到(dao)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)平(ping)衡點，正逆向熱(re)(re)傳遞(di)相(xiang)(xiang)互抵消。此時(shi)(shi)冷(leng)熱(re)(re)端(duan)(duan)(duan)的(de)(de)溫(wen)度就(jiu)不會(hui)繼續發生(sheng)變化(hua)。為了達到(dao)更(geng)低(di)的(de)(de)溫(wen)度，可以采取散熱(re)(re)等方式(shi)降低(di)熱(re)(re)端(duan)(duan)(duan)的(de)(de)溫(wen)度來(lai)實(shi)現。

該圖片由注冊用戶"科技數碼行"提供，版權聲明反饋

風扇以(yi)及(ji)散熱(re)(re)(re)片(pian)的作用主要是為制冷(leng)(leng)片(pian)的熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)散熱(re)(re)(re)。通常半(ban)導體制冷(leng)(leng)片(pian)冷(leng)(leng)熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)的溫差可以(yi)達到40～65度(du)之間，如果通過(guo)主動散熱(re)(re)(re)的方式(shi)來(lai)降(jiang)低(di)熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)溫度(du)，那(nei)冷(leng)(leng)端(duan)(duan)溫度(du)也會(hui)相應的下降(jiang)，從而達到更低(di)的溫度(du)。

當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材(cai)料聯結成(cheng)電(dian)(dian)偶對時，在(zai)這(zhe)個電(dian)(dian)路(lu)中(zhong)接通直流(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)后，就能產生能量(liang)(liang)的(de)轉(zhuan)移，電(dian)(dian)流(liu)(liu)由N型元件流(liu)(liu)向P型元件的(de)接頭吸(xi)收(shou)熱量(liang)(liang)，成(cheng)為冷(leng)端(duan);由P型元件流(liu)(liu)向N型元件的(de)接頭釋放(fang)熱量(liang)(liang)，成(cheng)為熱端(duan)。吸(xi)熱和放(fang)熱的(de)大小是通過電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)大小以(yi)及半導(dao)體材(cai)料N、P的(de)元件對數來(lai)決定，以(yi)下三點是熱電(dian)(dian)制冷(leng)的(de)溫差(cha)電(dian)(dian)效應。

塞貝克效應

一(yi)(yi)八(ba)二二年(nian)德國人塞貝克(ke)(ke)發現當兩種不(bu)同的導體(ti)相連接時，如兩個(ge)連接點(dian)保持不(bu)同的溫(wen)(wen)差(cha)(cha)，則在導體(ti)中產(chan)生一(yi)(yi)個(ge)溫(wen)(wen)差(cha)(cha)電(dian)動勢(shi)：ES=S.△T式中：ES為溫(wen)(wen)差(cha)(cha)電(dian)動勢(shi)，S為溫(wen)(wen)差(cha)(cha)電(dian)動勢(shi)率（塞貝克(ke)(ke)系數），△T為接點(dian)之間(jian)的溫(wen)(wen)差(cha)(cha)。

珀爾帖效應

一八(ba)三(san)四年法國(guo)人珀爾帖(tie)發現(xian)了與塞貝(bei)克效(xiao)應的(de)相反效(xiao)應，即(ji)當電流流經(jing)兩個不同導體形成的(de)接(jie)點(dian)時，接(jie)點(dian)處會產生放熱(re)(re)和吸熱(re)(re)現(xian)象，放熱(re)(re)或吸熱(re)(re)大(da)小由電流的(de)大(da)小來決定。

Qл=л.Iл=aTc

式中：Qπ為(wei)放熱(re)(re)或吸熱(re)(re)功率(lv)，π為(wei)比例系數(shu)，稱為(wei)珀爾帖系數(shu)，I為(wei)工作電(dian)流，a為(wei)溫差電(dian)動(dong)勢率(lv)，Tc為(wei)冷接點(dian)溫度。

湯姆遜效應

當電流流經存在溫(wen)度梯(ti)度的(de)導體(ti)時，除了(le)由(you)導體(ti)電阻(zu)產生的(de)焦(jiao)耳熱(re)(re)(re)之(zhi)外，導體(ti)還要放出或吸收熱(re)(re)(re)量，在溫(wen)差為(wei)△T的(de)導體(ti)兩點(dian)之(zhi)間，其放熱(re)(re)(re)量或吸熱(re)(re)(re)量為(wei)：Qτ=τ.I.△T，Qτ為(wei)放熱(re)(re)(re)或吸熱(re)(re)(re)功率，τ為(wei)湯姆遜系數，I為(wei)工作(zuo)電流，△T為(wei)溫(wen)度梯(ti)度

半導體制冷片散熱器的優缺點

N.P型半導體通過金(jin)屬導流(liu)片(pian)鏈(lian)接，當電流(liu)由(you)N通過P時，電場使N中(zhong)的(de)(de)電子和P中(zhong)的(de)(de)空穴反(fan)向流(liu)動，他們產(chan)生(sheng)的(de)(de)能量來自晶管的(de)(de)熱能，于是在導流(liu)片(pian)上(shang)吸熱，而(er)在另一端放熱，產(chan)生(sheng)溫差(cha)”——這就是半導體制冷片(pian)的(de)(de)制冷原理(li)。

優點：能使溫度降到非常理想的(de)室溫以(yi)下；并且可以(yi)通過使用閉(bi)環溫控電路精(jing)確調(diao)整溫度，溫度最(zui)高可以(yi)精(jing)確到0.1度；可靠性高，使用固體器件致(zhi)冷，不會對CPU有磨(mo)損(sun)；使用壽命長。

缺點：CPU周圍可(ke)能(neng)會結露，有可(ke)能(neng)會造成主板(ban)短(duan)路；安(an)裝比較困(kun)難(nan)，需(xu)要一定的電子知識。比較保險的方法是讓半導體制(zhi)冷器的冷面工作在20℃左右為宜

半導體制冷片功率

半(ban)導體(ti)制(zhi)(zhi)冷(leng)片的單個制(zhi)(zhi)冷(leng)元件對的功(gong)率很小，但組合成(cheng)電堆，用同類型的電堆串、并聯的方法組合成(cheng)制(zhi)(zhi)冷(leng)系統的話，功(gong)率就(jiu)可以(yi)做(zuo)的很大(da)，因此制(zhi)(zhi)冷(leng)功(gong)率可以(yi)做(zuo)到幾毫瓦(wa)到上萬瓦(wa)的范圍。