半導體(ti)車載冰箱電(dian)子制(zhi)冷原(yuan)理介(jie)紹2
半(ban)導體電子(zi)制(zhi)冷又稱(cheng)熱(re)電制(zhi)冷,或者溫(wen)差電制(zhi)冷,它是利(li)用“帕(pa)爾(er)帖效應(ying)”的一種(zhong)制(zhi)冷方(fang)法,與壓縮式制(zhi)冷和(he)吸(xi)收式制(zhi)冷并稱(cheng)為(wei)世(shi)界三大制(zhi)冷方(fang)式。
1843年,法國物理學家帕爾帖在銅絲(si)的兩頭各(ge)接一(yi)根鉍絲(si),再(zai)將兩根鉍絲(si)分別接到直流(liu)電源的正負極上(shang),通電后,他驚奇的發現一(yi)個接頭變熱,另(ling)一(yi)個接頭變冷(leng);這個現象后來就被稱為“帕爾帖效應(ying)”。
“帕(pa)爾帖(tie)效(xiao)應”的(de)(de)物(wu)理原理為:電荷(he)(he)載(zai)體在(zai)(zai)導體中運動(dong)形成(cheng)電流,由(you)于(yu)電荷(he)(he)載(zai)體在(zai)(zai)不(bu)同(tong)的(de)(de)材料中處(chu)于(yu)不(bu)同(tong)的(de)(de)能級,當它從(cong)高能級想低能級運動(dong)時,就會釋放出多(duo)余的(de)(de)熱(re)(re)量(liang)。反(fan)之(zhi),就需要(yao)從(cong)外(wai)界(jie)吸收熱(re)(re)量(liang)(即表現為制冷)。
所以,“半(ban)導(dao)體(ti)電(dian)(dian)子制冷”的(de)效果就主要取決于電(dian)(dian)荷載體(ti)運動的(de)兩(liang)種(zhong)材料(liao)的(de)能(neng)級(ji)差,即(ji)熱(re)(re)電(dian)(dian)勢(shi)差。純金(jin)屬的(de)導(dao)電(dian)(dian)導(dao)熱(re)(re)性能(neng)好(hao),但(dan)制冷效率極低(不到1%)。半(ban)導(dao)體(ti)材料(liao)具有極高的(de)熱(re)(re)電(dian)(dian)勢(shi),可(ke)以成(cheng)功的(de)用來做小型的(de)熱(re)(re)電(dian)(dian)制冷器。
經過(guo)多次(ci)實(shi)驗,科(ke)學家發現(xian)(xian):P型半導(dao)體(Bi2Te3-Sb2Te3)和N型半導(dao)體(Bi2Te3-Bi2Se3)的熱電勢差(cha)最(zui)大,應用中能夠在冷接點處表現(xian)(xian)出明顯(xian)制冷效果。
通上電源之后,冷(leng)端的(de)熱(re)(re)量被移到(dao)熱(re)(re)端,導致(zhi)(zhi)冷(leng)端溫度(du)降(jiang)低(di),熱(re)(re)端溫度(du)升高,這(zhe)就是(shi)(shi)著(zhu)名(ming)的(de)Peltiereffect。這(zhe)現象(xiang)(xiang)最早是(shi)(shi)在1821年(nian),由一位德(de)國(guo)科學(xue)家ThomasSeeback首先發(fa)現,不過(guo)他當時(shi)做了錯誤的(de)推論,并沒(mei)有領悟到(dao)背(bei)(bei)後真(zhen)正(zheng)的(de)科學(xue)原(yuan)理(li)。到(dao)了1834年(nian),一位法國(guo)表匠,同(tong)時(shi)也是(shi)(shi)兼(jian)職(zhi)研究這(zhe)現象(xiang)(xiang)的(de)物(wu)理(li)學(xue)家JeanPeltier,才發(fa)現背(bei)(bei)後真(zhen)正(zheng)的(de)原(yuan)因,這(zhe)個現象(xiang)(xiang)直(zhi)到(dao)近代隨著(zhu)半(ban)導體的(de)發(fa)展才有了實際的(de)應用,也就是(shi)(shi)[致(zhi)(zhi)冷(leng)器]的(de)發(fa)明(注意,這(zhe)種叫(jiao)致(zhi)(zhi)冷(leng)器,還不叫(jiao)半(ban)導體致(zhi)(zhi)冷(leng)器)。下(xia)(xia)面我們來看一下(xia)(xia)半(ban)導體致(zhi)(zhi)冷(leng)器的(de)結構:
由(you)許多N型和P型半導(dao)體(ti)之顆粒互相排列而成,而NP之間以(yi)一(yi)般的導(dao)體(ti)相連(lian)接而成一(yi)完整線路,通常是銅、鋁或其他(ta)金屬導(dao)體(ti),最後由(you)兩片(pian)陶瓷片(pian)像夾心餅乾一(yi)樣夾起(qi)來,陶瓷片(pian)必須絕緣(yuan)且導(dao)熱良(liang)好,外觀(guan)如右圖(tu)所示,看起(qi)來像三明治(下(xia)圖(tu)為實物圖(tu)):
電子冰箱簡(jian)單結構為:將P型半導體(ti),N型半導體(ti),以及(ji)銅板(ban),銅導線連成一(yi)個(ge)回(hui)路(lu),銅板(ban)和導線只起導電作用,回(hui)路(lu)由12V直流電供電,接通電流后,一(yi)個(ge)接點變冷(冰箱內部),另一(yi)個(ge)接頭散熱(冰箱后面散熱器)。
半導體電子制冷的優點
1.結構(gou)簡單,部件少,維修方(fang)便;
2.無(wu)機械傳動部件(jian),無(wu)磨損,無(wu)噪音,壽命長;
3.無需制冷(leng)劑制冷(leng)(壓縮式和吸收式都需要),絕對(dui)環保;
4.效(xiao)率高,耗電量(liang)低(在100W以下,耗電量(liang)只(zhi)有壓(ya)縮式和(he)吸收式的一半(ban)。
半導體冰箱使用注意事項
1.請(qing)保證車載(zai)冰箱通(tong)風口與散熱孔的(de)暢通(tong);注意(yi)及時清理風扇(shan)或(huo)防塵(chen)罩(zhao)上(shang)的(de)灰塵(chen);
2.切勿將(jiang)物品塞入(ru)車載冰箱散(san)熱孔和進風(feng)口孔處、汽車冰箱使用時(shi)應遠(yuan)離(li)熱源。
3.當從加(jia)熱功(gong)能(neng)轉換制冷功(gong)能(neng)時,建(jian)議關掉(diao)電源,5分(fen)鐘后再(zai)啟動汽車冰箱。
4.清潔車載冰箱時(shi),請關掉(diao)所(suo)有(you)電源、請不要使用強力清潔劑(ji)清理冰箱。
5.確定(ding)半導體(ti)制(zhi)(zhi)冷(leng)箱的(de)變化溫(wen)度(du)(du)和環境(jing)溫(wen)度(du)(du),這(zhe)些將提供給你(ni)可期望的(de)半導體(ti)制(zhi)(zhi)冷(leng)箱能達(da)到溫(wen)度(du)(du)方面(mian)的(de)粗略指導,制(zhi)(zhi)冷(leng)溫(wen)度(du)(du)標示通常(chang)為:可達(da)到低于環境(jing)溫(wen)度(du)(du)度(du)(du)以下。
檢查這類制冷箱的初始步驟是:
1.目(mu)視檢查風扇是否(fou)運轉;
2.檢查產(chan)品電流(liu)。如果接近5安培(pei),可有把握的說帕爾貼(tie)元件、PCB或保險開關沒(mei)問題;
3.如無電(dian)流,檢查PCB上(shang)帕爾貼元件連接(jie)處(chu)的電(dian)壓(ya)。
4.如顯示12V或更高,那么PCB和溫度保險絲良好,建議更換(huan)帕爾貼元件。
5.如無電壓,檢查保險絲確定(ding)是PCB還是保險絲壞了。