制冷導(dǎo)片原理

發(fā)布時(shí)間：2025-10-10 | 來源：互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)載和整理

在原理上半導(dǎo)體的制冷片只能算是一個(gè)熱傳遞的工具，雖然制冷片會(huì)主動(dòng)為芯片散熱，但依然要將熱端的高于芯片的發(fā)熱量散發(fā)掉。在制冷片工作期間，只要冷熱端出現(xiàn)溫差，熱量便不斷地通過晶格的傳遞，將熱量移動(dòng)到熱端并通過散熱設(shè)備散發(fā)出去。所以制冷片對(duì)于芯片來說是主動(dòng)制冷的裝置，而對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說只能算是主動(dòng)的導(dǎo)熱裝置，所以采用半導(dǎo)體制冷裝置的ZENO96智冷版，依然要采取主動(dòng)散熱的方式對(duì)制冷片的熱端進(jìn)行降溫。 風(fēng)扇以及散熱片的作用主要是為制冷片的熱端散熱，通常熱端的溫度在沒有散熱裝置的時(shí)候會(huì)達(dá)到100度左右，極易超過制冷片的承受極限，而且半導(dǎo)體制冷效率的關(guān)鍵就是要盡快降低熱端溫度以增大兩端溫差，提高制冷效果，所以在熱端采用大型的散熱片以及主動(dòng)的散熱風(fēng)扇將有助于散熱系統(tǒng)的優(yōu)良工作。在正常使用情況下，冷熱端的溫差將保持在40～65度之間。 當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成電偶對(duì)時(shí)，在這個(gè)電路中接通直流電流后，就能產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量，成為冷端由P型元件流向N型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。吸熱和放熱的大小是通過電流的大小以及半導(dǎo)體材料N、P的元件對(duì)數(shù)來決定，以下三點(diǎn)是熱電制冷的溫差電效應(yīng)。

1、塞貝克效應(yīng)

（SEEBECKEFFECT） 一八二二年德國人塞貝克發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體相連接時(shí)，如兩個(gè)連接點(diǎn)保持不同的溫差，則在導(dǎo)體中產(chǎn)生一個(gè)溫差電動(dòng)勢(shì)：ES=S.△T 式中：ES為溫差電動(dòng)勢(shì) S為溫差電動(dòng)勢(shì)率（塞貝克系數(shù)） △T為接點(diǎn)之間的溫差

2、珀?duì)柼?yīng)

（PELTIEREFFECT） 一八三四年法國人珀?duì)柼l(fā)現(xiàn)了與塞貝克效應(yīng)的效應(yīng)，即當(dāng)電流流經(jīng)兩個(gè)不同導(dǎo)體形成的接點(diǎn)時(shí)，接點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生放熱和吸熱現(xiàn)象，放熱或吸熱大小由電流的大小來決定。 Qл=л.Iл=aTc 式中：Qπ為放熱或吸熱功率 π為比例系數(shù)，稱為珀?duì)柼禂?shù) I為工作電流 a為溫差電動(dòng)勢(shì)率 Tc為冷接點(diǎn)溫度

3、湯姆遜效應(yīng)

（THOMSONEFFECT） 當(dāng)電流流經(jīng)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，除了由導(dǎo)體電阻產(chǎn)生的焦耳熱之外，導(dǎo)體還要放出或吸收熱量，在溫差為△T的導(dǎo)體兩點(diǎn)之間，其放熱量或吸熱量為： Qτ=τ.I.△T Qτ為放熱或吸熱功率 τ為湯姆遜系數(shù) I為工作電流 △T為溫度梯度 以上的理論直到本世紀(jì)五十年代，蘇聯(lián)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所約飛院士對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行了大量研究，于一九***年發(fā)表了研究成果，表明碲化鉍化合物固溶體有良好的制冷效果，這是最早的也是最重要的熱電半導(dǎo)體材料，至今還是溫差制冷中半導(dǎo)體材料的一種主要成份。 約飛的理論得到實(shí)踐應(yīng)用后，有眾多的學(xué)者進(jìn)行研究到六十年代半導(dǎo)體制冷材料的優(yōu)值系數(shù)，才達(dá)到相當(dāng)水平，得到大規(guī)模的應(yīng)用，也就是我們現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷片件。 中國在半導(dǎo)體制冷技術(shù)開始于50年代末60年代初，當(dāng)時(shí)在國際上也是比較早的研究單位之一，60年代中期，半導(dǎo)體材料的性能達(dá)到了國際水平，60年代末至80年代初是我國半導(dǎo)體制冷片技術(shù)發(fā)展的一個(gè)臺(tái)階。在此期間一方面半導(dǎo)體制冷材料的優(yōu)值系數(shù)提高，另一方面拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所投入了大量的人力和物力，獲得了半導(dǎo)體制冷片，因而才有了現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷片的生產(chǎn)及其兩次產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用