主题：【转帖】半导体制冷的相关知识

半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，于1960年左右才出现，然而其理论基础Peltiereffect可追溯到19世纪 1834年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家JeanPeltier，发现真正的原因，这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是致冷器的发明(注意，这种叫致冷器，还不叫半导体致冷器)。由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼干一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最后由两片陶瓷片像夹心饼干一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好。
　　N型半导体中的自由电子，P型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。
　　半导体制冷材料：不仅需要N型和P型半导体特性，还要根据掺入的杂质改变半导体的温差电动势率，导电率和导热率使这种特殊半导体能满足制冷的材料。目前国内常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3，N型是Bi2Te3—Bi2Se3，采用垂直区熔法提取晶体材料。

当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定，以下三点是热电制冷的温差电效应。
1、塞贝克效应（SEEBECKEFFECT）
　　一八二二年德国人塞贝克发现当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差，则在导体中产生一个温差电动势：ES=S.△T
　　式中：ES为温差电动势、S为温差电动势率（塞贝克系数）、△T为接点之间的温差
2、珀尔帖效应（PELTIEREFFECT）
　　一八三四年法国人珀尔帖发现了与塞贝克效应的效应，即当电流流经两个不同导体形成的接点时，接点处会产生放热和吸热现象，放热或吸热大小由电流的大小来决定。
　　Qл=л.Iл=aTc
　　式中：Qπ为放热或吸热功率、π为比例系数，称为珀尔帖系数、I为工作电流、a为温差电动势率、Tc为冷接点温度
　　3、汤姆逊效应（THOMSONEFFECT）
　　当电流流经存在温度梯度的导体时，除了由导体电阻产生的焦耳热之外，导体还要放出或吸收热量，在温差为△T的导体两点之间，其放热量或吸热量为：
　　Qτ=τ.I.△T
　　Qτ为放热或吸热功率、τ为汤姆逊系数、I为工作电流、△T为温度梯度

苏联科学院半导体研究所约飞院士对半导体于一九五四年发表了研究成果，表明碲化铋化合物固溶体有良好的制冷效果，这是最早的也是最重要的热电半导体材料，至今还是温差制冷中半导体材料的一种主要成份。六十年代半导体制冷材料得到大规模的应用，也就是我们现在的半导体制冷片件。中国在半导体制冷技术开始于50年代末60年代初，当时在国际上也是比较早的研究单位之一，60年代中期，半导体材料的性能达到了国际水平，60年代末至80年代初是我国半导体制冷片技术发展的一个台阶。

半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：
1、不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。

2、半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

3、半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。

4、半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。

5、半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。

6、半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

7、半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

半导体温差电片件主要在制冷、加热、发电等方面，制冷和加热应用比较普遍。
1、军事方面：导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导行系统。
2、医疗方面；冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。
3、实验室装置方面：冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片。
4、专用装置方面：石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等需要降温恒温的部件。
5、日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机等。

利用半导体制冷的方式来解决LED照明系统的散热问题，具有很高的实用价值。

关键是能否实现低成本!

原文由 atlas 发表:
利用半导体制冷的方式来解决LED照明系统的散热问题，具有很高的实用价值。

关键是能否实现低成本!

赞同您的观点，如何低成本和环保，从而实现工业化

其实现在已经大规模应用了，比如说电脑里的CPU散热器