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制冷片的原理


制冷片原理图


制冷片的原理图

原理图解释


    ●1834年法国人帕尔帖发现当电流流经两个不同导体形成的接触点时,电子能级会发生跳跃,这种现象被叫做帕尔帖效应。帕尔帖效应是半导体制冷片的理论原型。

    ●当电子从低能量的P型材料流向高能量的N型材料时,电子会从低能级向高能级跳跃,这时表现为电子需要吸热,从而在这个节点处形成冷面(制冷片的冷面);

    ●相反当电子从高能量的N型材料流向低能量的P型材料时,电子会从高能级向低能级跳跃,这时表现为电子需要放热,从而在这个节点处形成热面(制冷片的热面);

    ●事实上,大部分不同金属形成的闭环都具有这个现象;目前商业化的碲化铋基热电材料的帕尔帖效应更明显,即电子能级跳跃的更高,相应的制冷效率更高。目前,在全世界范围内,普遍商业化的半导体制冷片还是碲化铋基为主(以碲化铋为基材,做不同的掺杂形成P级和N级);

    ●如原理图所示,制冷片是由PN型热电材料组成的电路(一般为串联电路)。

    ●半导体制冷片是一种没有运动部件的器件,但因为所使用的材料的热膨胀系数不同,所以在温度变化时,器件会产生内应力;特别是在温度变化速率(如需要冷热循环)很大时,产生的内应力会很大,这时就需要选择高可靠性器件。