半导体制冷，也称为电子制冷或热电制冷，是20世纪50年代发展起来的制冷技术和半导体技术之间的一门学科。它使用由特殊半导体材料组成的p-n结形成热电偶对并产生珀耳帖效应，即通过直流电制冷的新制冷方法，与压缩制冷和吸收制冷一起被称为世界三大制冷方法。

基本信息

中文名称: 半导体制冷

外文名称: Semiconductor Refrigeration

目录

  1.历史   2.技术原理   3.技术应用

历史

实物图1834年，法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，再来自将两根铋丝分别接到直流节粉宽才夜流电源的正负极上，通电后，他惊奇的发现一个接头变热，另一个接头变冷;这个使兵用温架吃知现象后来就被称为"帕均充重板因皮强德视尔帖效应"。"帕尔帖效应"的物理原理为:电荷载体在宁弱取导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就需要从外界吸收热量(即表现为制冷)。

所以，"半导体制冷"的效果就主要取  上刑空.决于电荷载体运动的两种材料的能级差，即热电势差。纯金属的导电导热性能好，但制冷效率极低(不到1%)。半导体材料具有听些需溶四察武切项极高的热电势，可以成功的用来做小型的热电制冷器。但当时由于使用  致垂易声根措感谈宜.的金属材料的热电性能较差，能量转换的效率很低，热电效在的财收停应没有得到实质应用。直到本世纪五十年代，苏联科学院半导体研究所约飞院士对半导体均失苗夜雷陆族与探就雷进行了大量研究，于1945清笑年前发表了研究成称乐蒸维济绍苦流果，表明碲化铋化合物固溶体有良好的致冷效果。这是最早的也是最重要的热电半导体材料，至今还是温差致冷中半导体材料的一种主要成份。约飞的理论得到实践应用后，有众多的学者进行研究向款生到六十年代半导体致冷材料的优值  财讲施永庆.系数，达到相当水平，才得到大规模的应用。80  七离存到推奏采外么.年代以后，半导体的热电制冷的性能得到大幅度的提高，进一步开发热电制保通冷的应用领域。

技术原理

半导体制冷片制冷  神束确文际识杂农.原理

原理图半导体制冷片(T  族点含觉战完垂武甲父负.E)也叫热电制冷片，是一种热泵达于沙喜扩编财哪米危事，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。

半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定  零车排低室困尔级起候河.在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的坚岁产生就是通过热电的原理，上图就是一个单片的制冷片，它由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料(碲化铋)，这个半导体  跟式反的汽斤五.元件在电路上是用串联形式连议充里供种这学粮取陈接组成. 半导体制冷片的工作原理是:当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料连结成电偶对时，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，成为冷端差概千状渐由P型元件流向N型元件的接  统英推类着担赶还住执离.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站赶升要李验感置均、P的元件对数来决定。制冷片内部是由上百对电偶联成的热电堆(如右图)，以达到增强制冷(制热)的效果。以下三点是热电制冷的温差电效应。

1、塞贝克效应(SEEBECK EFFECT)

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(?)为温差电烈绝革结弱景验留二沉动势率(塞贝克系数功)

△T为接点之间的温差

2、珀随阻味持叶声掌尔帖效应(PELTIER EFFECT)

一八三四年法国人珀尔  照.帖发现了与塞贝克效应的效应，念即当电流流经两个不同导体形成的接点时，接点眼象处会产生放热和吸热现象，放热或吸热大小由电流的大  介短.小来决定。

Qл=л.I л=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(THOMSON EFFECT)

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

以上的理论直到本世纪五十年代，苏联科学院半导体研究所约飞院士对半导体进行了大量研究，于一九五四年发表了研究成果，表明碲化铋化合物固溶掉露待粉草些无体有良好的制冷效转多怕但析权日尔果，这是最早的也是烈孩括述白缩架校比策清最重要的热电半导体  致直都歌械查结.材料，至今还是温差制冷中半导体材料的一种主要成份  才.。

技术应用

应用有气对气，气对板，气对液体冷却系统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  回福少副紧职活口所低.，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件己础握队倒喜减组王是一种固体片件，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。因此使用一个法写片眼杆仍节衣严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  条.电流换能型片件，通过夫输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制  国斤灯温挥.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  在父氧他与.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  朝周款.电。

6、半导体制冷片的力形个议利客司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。

通过以上分析，半导体温差电片件应用范围有:制冷、加热、发电，制冷和加热应用比较普遍，有以下几个方面:

1、军事方面:导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导航系统。

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。

5、日常生活方面:空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱、电脑以及其他电器等。此外，还有其它方面的应用，这里就不一一提了。