❖ 通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率；
❖ 通过切换电流方向，可使制冷器从制冷状态转变 为制热工作状态；
❖ 作用速度快，使用寿命长，且易于控制。
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半导体制冷技术的发展前景
传统空调和冰箱制冷技术采用氟利昂或其它化合物制剂 来实现制冷，对周围环境会造成一定的污染，更主要的 是这些制冷剂对大气臭氧层具有强烈的破坏作用，已经 相继被淘汰出局。
❖ 即：Qab I， ab
a称b做导体A和B之间的相对帕尔帖系数 ，单位为[V], ab
为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以
= a-b
ab
帕尔帖原理的逆效应，由温差产生电压
与之相应的还有赛贝克原理， Thomas Seeback，1821，德
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• 指导老师：张义邴 黄颂翔 • 制作者：郑宸 丰澈 潘文号 郭艳林 刘晓建 上海大学自强学院 200444
嘿嘿，我们有 话说~
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Contents
半导体制冷技术 背景 制冷原理
半导体制冷的理论 半导体制冷的优点及发展前景
帖效应比较微弱，而半导体材料则要强得多，因而得到实 际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。
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PN 型半导体制冷原理
❖ N 型半导体的载流子是电子，载流子运动方向和热云顺方向是电源负 极到正极；
❖ P 型半导体的载流子是空穴，载流子运动方向和热运输方向是电源正 极到负极，两者正好能够串联组合成一对制冷器件。电流不需要增加， 而冷量得到了叠加。如图：
由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N、P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。
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实物图：
俯视图
侧视图
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半导体制冷的理论
❖ 半导体制冷器件的工作原理是基于帕尔帖原理，即利用当两种不同的 导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释 放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所 引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随 之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的 性质及热端的温度有关，
❖ 总体来说，以铝板作为内胆导热材料，泡沫塑料作为隔热 保温材料，通过散热来保持制冷片的制冷效果这些就是此 冰箱的基本原理。
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材料 半导体制冷片TEC1பைடு நூலகம்27010
散热片 电扇 开关电源 铝块
导热硅胶
参数、备注
67℃ 12V 89W 50×50×3.8mm 300×150×30mm 4个 48V 【24V的不行】 4 块 50×50×26.2mm 增加导热性粘合制冷片和铝片、散热片
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制冷原理
帕尔贴原理（Peltier effect）
半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置。 如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。
•通上电源之后，冷端的热量被移到热端，导 致冷端温度降低，热端温度升高。
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半导体致冷器的结构
❖ 帕尔帖系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接
点温度，其数值可以由赛贝克系数 ab abT ab [V·K-1]和接头处的绝对温度T[K]得出 与塞贝克效应相应，帕尔帖系数也具有加和性，即：
Qac Qab Qbc ( ab bc )I
❖ 因此绝对帕尔帖系数有 ab= a－ b 金属材料的帕尔
❖ 根据半导体制冷片的原理，采用底座式的放置方法，即将 半导体制冷片至于冰箱内层底部，与底部进行制冷，为了 冰箱内热量分布均匀且便于携带，决定采用铝板作为冰箱 内胆，质量轻且导热效果好。内胆外层以泡沫塑料包裹， 以起到保温隔热的目的，内胆上部开口，安装常见的铝合 金推拉门，既美观，也可以起到隔热的功效。
❖现代化高科技的半导体制冷技术，不需任何制冷剂，仅仅利用 半导体的帕尔帖效应就能实现制冷。在致力于保护全球环境的今 天，研制开发一种性能优越，对环境无害的制冷技术已经成为全 球制冷技术科学研究领域的一个重要课题。所以半导体制冷技术 具有广阔的发展前景
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半导体制冷冰箱设计思路
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半导体制冷的优点
❖ 半导体制冷器的尺寸小，可以制成体积不到1cm
小的制冷器；
芯片
❖ 重量轻，微型制冷器往往能够小到只有几克或几 十克。
❖ 无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作 介质，因而不污染环境，制冷参数不受空间方向 以及重力影响，在大的机械过载条件下，能够正 常地工作;
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半导体制冷冰箱制作
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半导体制冷技术 背景
❖ 随着人类科学技术的进步，新材料层出不穷， 其中半导体制冷材料就是其中的一个新兴的 热门材料，半导体制冷又称电子制冷，或者 温差电制冷，是一门介于制冷技术和半导体 技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构 成的P-N结，形成热电偶对，产生帕尔帖效 应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法， 与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大 制冷方式，在国防、工业、农业、医疗和日 常生活等领域获得应用，大到可以做核潜艇 的空调，小到可以用来冷却红外线探测器的 探头，因此通常又把热电制冷器称为半导体 制冷器。
❖ 本次试验采用的半导体制冷片两面温差为65摄氏度，为了 能够起到降温的目的，制冷片下部与金属导热块相连，四 周包以泡沫，已达到隔热和固定的双重功效。导热块底部 与散热器相连，通过散热器、风扇和导热块快速散去制冷 片热面的热量，使热面温度保持在50摄氏度左右，由于制 冷片上下面固定的65摄氏度温差，从而可以是制冷面的温 度达到0度甚至以下，以此达到冰箱制冷的效果。