[科普中國(guó)]-半導(dǎo)體制冷器

半導(dǎo)體制冷器(Thermoelectric cooler)是指利用半導(dǎo)體的熱-電效應(yīng)制取冷量的器件，又稱(chēng)熱電制冷器。用導(dǎo)體連接兩塊不同的金屬,接通直流電,則一個(gè)接點(diǎn)處溫度降低，另一個(gè)接點(diǎn)處溫度升高。

簡(jiǎn)介半導(dǎo)體制冷器(Thermoelectric cooler)是指利用半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)制取冷量的器件，又稱(chēng)熱電制冷器。用導(dǎo)體連接兩塊不同的金屬，接通直流電，則一個(gè)接點(diǎn)處溫度降低，另一個(gè)接點(diǎn)處溫度升高1。

工作原理若將電源反接，則接點(diǎn)處的溫度相反變化。這一現(xiàn)象稱(chēng)為珀耳帖效應(yīng)，又稱(chēng)熱-電效應(yīng)。純金屬的熱電效應(yīng)很小，若用一個(gè)N型半導(dǎo)體和一個(gè)P型半導(dǎo)體代替金屬，效應(yīng)就大得多。接通電源后，上接點(diǎn)附近產(chǎn)生電子空穴對(duì)，內(nèi)能減小，溫度降低，向外界吸熱，稱(chēng)為冷端。另一端因電子空穴對(duì)復(fù)合，內(nèi)能增加，溫度升高，并向環(huán)境放熱，稱(chēng)為熱端。一對(duì)半導(dǎo)體熱電元件所產(chǎn)生的溫差和冷量都很小，實(shí)用的半導(dǎo)體制冷器是由很多對(duì)熱電元件經(jīng)并聯(lián)、串聯(lián)組合而成，也稱(chēng)熱電堆。單級(jí)熱電堆可得到大約60℃的溫差，即冷端溫度可達(dá)-10～-20℃。增加熱電堆級(jí)數(shù)即可使兩端的溫差加大。但級(jí)數(shù)不宜過(guò)多，一般為2～3級(jí)1。

主要特點(diǎn)半導(dǎo)體制冷器具有無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)、不需制冷劑、體積小、重量輕等特點(diǎn)，且工作可靠，操作簡(jiǎn)便，易于進(jìn)行冷量調(diào)節(jié)。但它的制冷系數(shù)較小，電耗量相對(duì)較大，故它主要用于耗冷量小和占地空間小的場(chǎng)合，如電子設(shè)備和無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備中某些元件的冷卻；有的也用于家用冰箱，但不經(jīng)濟(jì)。半導(dǎo)體制冷器還可做成零點(diǎn)儀，用來(lái)保證熱電偶測(cè)溫中的零點(diǎn)溫度1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張尉 - 副教授 - 西南大學(xué)