半導體制冷片的工作原理

在原理上，半導體制冷(leng)(leng)(leng)片(pian)是一(yi)個熱(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)的工具。當一(yi)塊(kuai)N型半導(dao)體材(cai)料(liao)和一(yi)塊(kuai)P型半導(dao)體材(cai)料(liao)聯結成的熱(re)(re)(re)電偶對中有電流通過時(shi)，兩(liang)端(duan)(duan)(duan)之間就會(hui)產生熱(re)(re)(re)量(liang)轉移，熱(re)(re)(re)量(liang)就會(hui)從(cong)一(yi)端(duan)(duan)(duan)轉移到(dao)(dao)另一(yi)端(duan)(duan)(duan)，從(cong)而產生溫差(cha)形(xing)成冷(leng)(leng)(leng)熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)(duan)。但是半導(dao)體自身(shen)存在電阻當電流經過半導(dao)體時(shi)就會(hui)產生熱(re)(re)(re)量(liang)，從(cong)而會(hui)影響熱(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)。而且兩(liang)個極板之間的熱(re)(re)(re)量(liang)也會(hui)通過空氣和半導(dao)體材(cai)料(liao)自身(shen)進(jin)行逆向熱(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)。當冷(leng)(leng)(leng)熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)(duan)達(da)到(dao)(dao)一(yi)定溫差(cha)，這兩(liang)種熱(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)的量(liang)相(xiang)等時(shi)，就會(hui)達(da)到(dao)(dao)一(yi)個平衡點，正逆向熱(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)相(xiang)互抵(di)消。此時(shi)冷(leng)(leng)(leng)熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)(duan)的溫度就不會(hui)繼續(xu)發生變(bian)化。為了達(da)到(dao)(dao)更低(di)的溫度，可(ke)以采取(qu)散熱(re)(re)(re)等方式降低(di)熱(re)(re)(re)端(duan)(duan)(duan)的溫度來實現。

該圖片由注冊用戶"科技數碼行"提供，版權聲明反饋

風(feng)扇以及散熱(re)片的(de)(de)作用(yong)主要是為制(zhi)冷(leng)(leng)片的(de)(de)熱(re)端(duan)散熱(re)。通常半(ban)導體(ti)制(zhi)冷(leng)(leng)片冷(leng)(leng)熱(re)端(duan)的(de)(de)溫差(cha)可以達(da)到40～65度之間(jian)，如果通過(guo)主動(dong)散熱(re)的(de)(de)方(fang)式(shi)來(lai)降低熱(re)端(duan)溫度，那冷(leng)(leng)端(duan)溫度也會相應的(de)(de)下降，從而達(da)到更低的(de)(de)溫度。

當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料(liao)聯結成(cheng)電偶對(dui)(dui)時(shi)，在(zai)這個(ge)電路中(zhong)接通直流(liu)電流(liu)后，就能產生能量(liang)的(de)(de)轉移(yi)，電流(liu)由(you)N型(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)流(liu)向(xiang)P型(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)的(de)(de)接頭(tou)(tou)吸(xi)收(shou)熱(re)量(liang)，成(cheng)為(wei)(wei)冷端;由(you)P型(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)流(liu)向(xiang)N型(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)的(de)(de)接頭(tou)(tou)釋(shi)放熱(re)量(liang)，成(cheng)為(wei)(wei)熱(re)端。吸(xi)熱(re)和放熱(re)的(de)(de)大小(xiao)是通過(guo)電流(liu)的(de)(de)大小(xiao)以(yi)(yi)及半導體材料(liao)N、P的(de)(de)元(yuan)(yuan)件(jian)對(dui)(dui)數(shu)來(lai)決定(ding)，以(yi)(yi)下三(san)點(dian)是熱(re)電制冷的(de)(de)溫(wen)差(cha)電效應。

塞貝克效應

一(yi)八二二年德國人塞貝克發現當兩(liang)種不同的(de)(de)(de)導體相連接時，如兩(liang)個連接點保持不同的(de)(de)(de)溫(wen)差(cha)，則在導體中產生(sheng)一(yi)個溫(wen)差(cha)電動勢(shi)：ES=S.△T式(shi)中：ES為溫(wen)差(cha)電動勢(shi)，S為溫(wen)差(cha)電動勢(shi)率（塞貝克系(xi)數），△T為接點之間的(de)(de)(de)溫(wen)差(cha)。

珀爾帖效應

一八三四年法國(guo)人珀爾帖發現(xian)了與塞貝克(ke)效應的相(xiang)反效應，即當電流流經兩(liang)個不同(tong)導體形(xing)成的接點時，接點處會產(chan)生放熱和吸(xi)(xi)熱現(xian)象，放熱或吸(xi)(xi)熱大小(xiao)由(you)電流的大小(xiao)來決定。

Qл=л.Iл=aTc

式中：Qπ為(wei)(wei)(wei)放熱(re)(re)或吸熱(re)(re)功(gong)率，π為(wei)(wei)(wei)比例系(xi)數，稱為(wei)(wei)(wei)珀爾(er)帖系(xi)數，I為(wei)(wei)(wei)工作電(dian)流，a為(wei)(wei)(wei)溫差電(dian)動勢率，Tc為(wei)(wei)(wei)冷接點溫度。

湯姆遜效應

當(dang)電流流經存在(zai)溫(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)的導(dao)(dao)體時，除了由導(dao)(dao)體電阻(zu)產生的焦耳熱(re)(re)(re)之外，導(dao)(dao)體還(huan)要放(fang)出(chu)或吸收熱(re)(re)(re)量(liang)，在(zai)溫(wen)差為△T的導(dao)(dao)體兩點之間，其放(fang)熱(re)(re)(re)量(liang)或吸熱(re)(re)(re)量(liang)為：Qτ=τ.I.△T，Qτ為放(fang)熱(re)(re)(re)或吸熱(re)(re)(re)功率(lv)，τ為湯姆遜系(xi)數，I為工作電流，△T為溫(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)

半導體制冷片散熱器的優缺點

N.P型半導體通過(guo)金屬導(dao)流片鏈接(jie)，當電(dian)流由(you)N通過(guo)P時，電(dian)場使N中的(de)電(dian)子和P中的(de)空穴反向流動(dong)，他(ta)們產(chan)(chan)生(sheng)的(de)能量來自晶管的(de)熱(re)能，于是在(zai)導(dao)流片上(shang)吸熱(re)，而在(zai)另(ling)一端放熱(re)，產(chan)(chan)生(sheng)溫差”——這就是半導(dao)體制(zhi)冷片的(de)制(zhi)冷原(yuan)理。

優點：能使溫(wen)(wen)度(du)(du)降到非(fei)常理想的室溫(wen)(wen)以下(xia)；并且可以通(tong)過(guo)使用閉環溫(wen)(wen)控電路精(jing)確調(diao)整溫(wen)(wen)度(du)(du)，溫(wen)(wen)度(du)(du)最高可以精(jing)確到0.1度(du)(du)；可靠性高，使用固體(ti)器件致冷，不(bu)會對CPU有磨損；使用壽命(ming)長。

缺點：CPU周圍(wei)可能會結露，有可能會造成(cheng)主板(ban)短路；安裝比(bi)較(jiao)(jiao)困難，需要一(yi)定(ding)的(de)電子(zi)知識。比(bi)較(jiao)(jiao)保險的(de)方(fang)法是讓半導(dao)體(ti)制冷器的(de)冷面工(gong)作(zuo)在20℃左(zuo)右(you)為宜

半導體制冷片功率

半(ban)導體制冷片的(de)(de)單個制冷元件對(dui)的(de)(de)功率很小，但組(zu)合成電堆，用同類型的(de)(de)電堆串(chuan)、并聯的(de)(de)方法組(zu)合成制冷系統的(de)(de)話(hua)，功率就可以做(zuo)的(de)(de)很大，因此(ci)制冷功率可以做(zuo)到(dao)幾毫瓦到(dao)上萬瓦的(de)(de)范圍。