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)個(ge)熱(re)(re)傳(chuan)遞(di)的(de)工具(ju)。當(dang)一(yi)(yi)塊N型(xing)半(ban)導體(ti)材料(liao)和一(yi)(yi)塊P型(xing)半(ban)導體(ti)材料(liao)聯(lian)結成(cheng)的(de)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)對中(zhong)有電(dian)流通(tong)(tong)過(guo)時(shi)(shi)，兩(liang)(liang)端(duan)之(zhi)(zhi)間就會產生(sheng)熱(re)(re)量(liang)轉移，熱(re)(re)量(liang)就會從(cong)一(yi)(yi)端(duan)轉移到(dao)另一(yi)(yi)端(duan)，從(cong)而產生(sheng)溫(wen)(wen)差(cha)形成(cheng)冷(leng)熱(re)(re)端(duan)。但(dan)是半(ban)導體(ti)自身存(cun)在電(dian)阻當(dang)電(dian)流經過(guo)半(ban)導體(ti)時(shi)(shi)就會產生(sheng)熱(re)(re)量(liang)，從(cong)而會影響熱(re)(re)傳(chuan)遞(di)。而且兩(liang)(liang)個(ge)極(ji)板之(zhi)(zhi)間的(de)熱(re)(re)量(liang)也(ye)會通(tong)(tong)過(guo)空氣和半(ban)導體(ti)材料(liao)自身進(jin)行逆向熱(re)(re)傳(chuan)遞(di)。當(dang)冷(leng)熱(re)(re)端(duan)達到(dao)一(yi)(yi)定溫(wen)(wen)差(cha)，這兩(liang)(liang)種熱(re)(re)傳(chuan)遞(di)的(de)量(liang)相等(deng)時(shi)(shi)，就會達到(dao)一(yi)(yi)個(ge)平(ping)衡點，正逆向熱(re)(re)傳(chuan)遞(di)相互(hu)抵消。此時(shi)(shi)冷(leng)熱(re)(re)端(duan)的(de)溫(wen)(wen)度(du)就不會繼續發生(sheng)變化。為了(le)達到(dao)更低(di)(di)的(de)溫(wen)(wen)度(du)，可以采取散熱(re)(re)等(deng)方(fang)式降(jiang)低(di)(di)熱(re)(re)端(duan)的(de)溫(wen)(wen)度(du)來實現。

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風(feng)扇以(yi)(yi)及散(san)熱(re)(re)(re)片(pian)的作用(yong)主要是為制冷片(pian)的熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)散(san)熱(re)(re)(re)。通(tong)(tong)常(chang)半導體制冷片(pian)冷熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)的溫(wen)差可(ke)以(yi)(yi)達(da)到40～65度之間，如果通(tong)(tong)過主動散(san)熱(re)(re)(re)的方式來(lai)降低熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)溫(wen)度，那冷端(duan)(duan)溫(wen)度也會相應的下降，從而達(da)到更(geng)低的溫(wen)度。

當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材(cai)料聯結(jie)成電(dian)(dian)(dian)偶對(dui)時，在這個電(dian)(dian)(dian)路(lu)中接(jie)通直流(liu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)后，就能產生(sheng)能量的(de)轉移，電(dian)(dian)(dian)流(liu)由N型元(yuan)件(jian)流(liu)向P型元(yuan)件(jian)的(de)接(jie)頭吸收熱(re)(re)量，成為冷端;由P型元(yuan)件(jian)流(liu)向N型元(yuan)件(jian)的(de)接(jie)頭釋放(fang)熱(re)(re)量，成為熱(re)(re)端。吸熱(re)(re)和(he)放(fang)熱(re)(re)的(de)大小是通過(guo)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)大小以(yi)及(ji)半導(dao)體材(cai)料N、P的(de)元(yuan)件(jian)對(dui)數(shu)來決定，以(yi)下(xia)三點是熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)制冷的(de)溫差電(dian)(dian)(dian)效(xiao)應(ying)。

塞貝克效應

一八二二年(nian)德國人塞貝克發現當兩(liang)種不(bu)(bu)同(tong)的導(dao)體相連接時，如(ru)兩(liang)個(ge)連接點(dian)保(bao)持不(bu)(bu)同(tong)的溫差(cha)(cha)，則在導(dao)體中產生一個(ge)溫差(cha)(cha)電動(dong)勢(shi)：ES=S.△T式中：ES為溫差(cha)(cha)電動(dong)勢(shi)，S為溫差(cha)(cha)電動(dong)勢(shi)率（塞貝克系數(shu)），△T為接點(dian)之間(jian)的溫差(cha)(cha)。

珀爾帖效應

一八三四年(nian)法(fa)國人珀爾帖發現了與塞貝克(ke)效應的(de)相反效應，即(ji)當電流流經兩個不同導體形成的(de)接點(dian)時，接點(dian)處會產生放(fang)熱(re)(re)和吸(xi)熱(re)(re)現象，放(fang)熱(re)(re)或吸(xi)熱(re)(re)大(da)小(xiao)由電流的(de)大(da)小(xiao)來決(jue)定。

Qл=л.Iл=aTc

式中：Qπ為(wei)放熱或(huo)吸熱功率，π為(wei)比例系數(shu)，稱(cheng)為(wei)珀爾帖系數(shu)，I為(wei)工作電流，a為(wei)溫(wen)(wen)差電動勢(shi)率，Tc為(wei)冷接點溫(wen)(wen)度。

湯姆遜效應

當電流(liu)流(liu)經存(cun)在溫(wen)度梯度的(de)導(dao)體(ti)時，除了由導(dao)體(ti)電阻產生的(de)焦耳(er)熱(re)(re)之(zhi)外，導(dao)體(ti)還要放(fang)出或吸收熱(re)(re)量(liang)(liang)，在溫(wen)差為(wei)(wei)(wei)△T的(de)導(dao)體(ti)兩點之(zhi)間，其放(fang)熱(re)(re)量(liang)(liang)或吸熱(re)(re)量(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)：Qτ=τ.I.△T，Qτ為(wei)(wei)(wei)放(fang)熱(re)(re)或吸熱(re)(re)功率，τ為(wei)(wei)(wei)湯姆遜系(xi)數，I為(wei)(wei)(wei)工作電流(liu)，△T為(wei)(wei)(wei)溫(wen)度梯度

半導體制冷片散熱器的優缺點

N.P型半導體通過金(jin)屬(shu)導(dao)流片鏈接，當(dang)電(dian)(dian)流由N通過P時，電(dian)(dian)場(chang)使(shi)N中的(de)電(dian)(dian)子(zi)和P中的(de)空穴反向流動，他們產生的(de)能量來(lai)自(zi)晶(jing)管(guan)的(de)熱(re)(re)(re)能，于是(shi)在(zai)導(dao)流片上吸(xi)熱(re)(re)(re)，而在(zai)另一端放熱(re)(re)(re)，產生溫差”——這就是(shi)半導(dao)體制冷(leng)(leng)片的(de)制冷(leng)(leng)原理(li)。

優點：能(neng)使(shi)(shi)溫(wen)(wen)度(du)(du)降到非常理想的(de)室溫(wen)(wen)以(yi)下；并(bing)且可以(yi)通過使(shi)(shi)用(yong)(yong)閉環溫(wen)(wen)控電路精確調整溫(wen)(wen)度(du)(du)，溫(wen)(wen)度(du)(du)最高可以(yi)精確到0.1度(du)(du)；可靠性高，使(shi)(shi)用(yong)(yong)固體器件致冷，不會對CPU有磨損；使(shi)(shi)用(yong)(yong)壽命長。

缺點：CPU周(zhou)圍可(ke)能會結露，有(you)可(ke)能會造成主板短路；安裝比較困難(nan)，需要(yao)一定(ding)的(de)電子知(zhi)識。比較保險的(de)方法是讓(rang)半導(dao)體(ti)制冷(leng)器的(de)冷(leng)面工作(zuo)在(zai)20℃左右(you)為(wei)宜

半導體制冷片功率

半導體制冷(leng)片的(de)(de)單個制冷(leng)元件對的(de)(de)功(gong)率(lv)很小，但組(zu)合成電堆，用同類型的(de)(de)電堆串、并(bing)聯的(de)(de)方法組(zu)合成制冷(leng)系統(tong)的(de)(de)話，功(gong)率(lv)就可以(yi)做的(de)(de)很大，因此制冷(leng)功(gong)率(lv)可以(yi)做到(dao)幾(ji)毫瓦(wa)到(dao)上(shang)萬瓦(wa)的(de)(de)范(fan)圍。