半導(dǎo)體制冷技術(shù)及其應(yīng)用

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1、半導(dǎo)體制冷技術(shù)及其應(yīng)用摘要：制冷，是使某一空間或物體的溫度降到低于周圍環(huán)境溫度，并保持在規(guī)定低溫狀態(tài)的一門科學(xué)技術(shù)，它隨著人們對(duì)低溫條件的要求和社會(huì)生產(chǎn)力的提高而不斷發(fā)展。半導(dǎo)體制冷技術(shù)就是人們對(duì)制冷技術(shù)的一次有益探索。半導(dǎo)體制冷器件的工作原理是基于帕爾帖原理，與傳統(tǒng)的制冷技術(shù)相比有獨(dú)特的優(yōu)勢。半導(dǎo)體制冷技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了溫差電流現(xiàn)象和溫度反?，F(xiàn)象、熱電發(fā)電和熱電制冷進(jìn)入工程實(shí)踐、半導(dǎo)體的熱電制冷的性能進(jìn)一步開發(fā)熱電制冷的應(yīng)用領(lǐng)域三個(gè)階段。半導(dǎo)體制冷推動(dòng)了制冷技術(shù)的發(fā)展，解決了許多特殊場合的制冷難題，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在信息、國

2、防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療和日常生活等領(lǐng)域都獲得廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體制冷、溫差效應(yīng)、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用。正文：人們在人類歷史的的發(fā)展長河中，在一年四季氣候的變化中就在不停尋找、探索制冷的方法和技術(shù)。而當(dāng)今制冷的方法和技術(shù)不僅用在家電行業(yè)的冰箱、小型旅行電冰箱、冷暖飲水機(jī)、空調(diào)等家用電器；還可用于低溫醫(yī)療器具（冰帽、冰墊、冰刀、白內(nèi)障摘除器），當(dāng)然其最重要的應(yīng)用是在信息技術(shù)領(lǐng)域，男外在導(dǎo)彈、衛(wèi)星、雷達(dá)等國防重點(diǎn)工程也有應(yīng)用；與現(xiàn)行的壓縮式制冷或吸收式制冷方式相比，半導(dǎo)體制冷是靠電子在運(yùn)動(dòng)中直接傳遞熱量來實(shí)現(xiàn)的，具有一系列優(yōu)點(diǎn)，是近

3、年來國際上迅速發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)，在國內(nèi)只有極少數(shù)企業(yè)初步掌握該項(xiàng)技術(shù)，特別是在信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域里的應(yīng)用非常少見。一、半導(dǎo)體制冷簡介及其技術(shù)優(yōu)勢電子制冷也叫溫差制冷、熱電制冷或半導(dǎo)體制冷，是根據(jù)法國物理學(xué)家珀?duì)柼l(fā)現(xiàn)的珀?duì)柼?yīng)的棊礎(chǔ)上發(fā)展起來的人工制冷技術(shù)。半導(dǎo)體電子制冷是近年來國際上迅速發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)，其原理是利用半導(dǎo)體材料的溫差效應(yīng)，當(dāng)直流電通過兩種不同的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，如果在放熱端安裝散熟裝置，吸熱端就能通過熱量輸運(yùn)制成簡單的新型制冷器，利用這一原理，利用半導(dǎo)體材料的熱電

4、特性，就能制成一個(gè)溫度變化范圍為一50?800攝氏度，工作容積可大可小，具有冷藏、降溫、恒溫等功能，并能實(shí)現(xiàn)溫度逐點(diǎn)控制的制冷器。電子制冷與現(xiàn)行的壓縮式制冷或吸收式制冷方式相比，半導(dǎo)體制冷是靠電子（空穴）在運(yùn)動(dòng)中直接傳遞熱量來實(shí)現(xiàn)的，因而有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）它沒有壓縮機(jī)和介質(zhì)管道等機(jī)械制冷環(huán)節(jié)，無機(jī)械傳動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡單，沒有機(jī)械磨損，因此，它無噪聲、冷熟轉(zhuǎn)換快、操作簡單、可靠性高、壽命長，能在任意位置中正常工作；（2）它無任何化學(xué)制冷劑，不會(huì)釋放任何其他有害物質(zhì)，因此無環(huán)境污染，清潔衛(wèi)生；（3）它是固體化電子器件，熱電堆可以任意排

5、布、大小形狀皆可根據(jù)需要改變，占有空間小，可小型化，微型化，致冷加熱可互易。（4）通過改變工作電流的大小來調(diào)節(jié)制冷速度和制冷溫度，控制靈活；調(diào)節(jié)電壓或電流時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)高精度的溫控，即使頻繁通斷電，也不影響工作質(zhì)量和使用壽命。二、技術(shù)特點(diǎn)新型環(huán)保電子制冷核心器件采用性能優(yōu)良的半導(dǎo)體熱電制冷材料P,Bi2Tc3.Sb2Tc3,N—Bi2Te3.Bi2Se3準(zhǔn)三元合金，它們具有較好的優(yōu)值系數(shù):在半導(dǎo)體制冷及熱交換方面取得了重大突破，使半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率提高了50%以上，產(chǎn)品的能源消耗低?？筛鶕?jù)不同場合及不同需要自行調(diào)節(jié)溫度，不需要

6、任何制冷劑，具有環(huán)保、節(jié)能、便捷的功效。這種半導(dǎo)體制冷技術(shù)具有以下特占.1、利用特種半導(dǎo)體材料組成PN結(jié)進(jìn)行制冷（或制熱），體積小、重量輕、壽命長、無噪音。2、無機(jī)械運(yùn)動(dòng)、制冷迅速，便于組成各種結(jié)構(gòu)、形狀的制冷器。3、制冷量可在mw級(jí).kw級(jí)變化，制冷溫差可達(dá)20—15O0C范圍。4、由于無氣體工質(zhì)，不會(huì)污染環(huán)境，是一種真正的綠色制冷器。新型環(huán)保電子制冷核心器件是適應(yīng)于當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)緊張的一種節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品，不需要運(yùn)用壓縮機(jī)和氟里昂，該產(chǎn)品在安徽省信息產(chǎn)業(yè)廳進(jìn)行檢測，其優(yōu)值系數(shù)已經(jīng)達(dá)到5.6,比同類產(chǎn)品的優(yōu)值3高的多。半導(dǎo)體制冷符

7、合人們在特種場合的需要，由于具備很多的優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用廣泛，因此,在目前的制冷行業(yè)中占有越來越重要的地位。有著十分廣闊的前景。三、國內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢從半導(dǎo)體制冷的發(fā)展歷史來看，半導(dǎo)體制冷技術(shù)大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一個(gè)階段是指自塞貝克和珀?duì)柼群蟀l(fā)現(xiàn)溫差電流現(xiàn)象和溫度反?，F(xiàn)象，進(jìn)行熱電發(fā)電和熱電制冷的研宄到20世紀(jì)50年代，由于使用的金屬材料的熱電性能較差，能量轉(zhuǎn)換的效率很低，無實(shí)用價(jià)值，熱電效應(yīng)沒有得到實(shí)質(zhì)應(yīng)用。第二階段是20世紀(jì)50年代初到80年代，主要是通過半導(dǎo)體材料的廣泛應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料具有良好的熱電性能，并使熱電效應(yīng)

8、的效率大大提高，從而使熱電發(fā)電和熱電制冷進(jìn)入工程實(shí)踐。第三階段是80年代以后，主要是努力提高半導(dǎo)體的熱電制冷的性能，進(jìn)一步開發(fā)熱電制冷的應(yīng)用領(lǐng)域。西方發(fā)達(dá)國家一直十分重視半導(dǎo)體制冷技術(shù)研宄及應(yīng)用。為了爭奪未來的市場，西方各大電器公司投入了不少力量進(jìn)行技術(shù)和工藝研