半導體制冷片的工作原理

在原理上，半導體制冷片是一個熱(re)(re)(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)(di)(di)的(de)工具。當(dang)(dang)一塊N型半(ban)導體(ti)材(cai)料和一塊P型半(ban)導體(ti)材(cai)料聯結成(cheng)的(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)電偶對中有(you)電流通過(guo)(guo)時(shi)，兩(liang)端(duan)之間就(jiu)會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)轉移，熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)就(jiu)會(hui)從一端(duan)轉移到(dao)(dao)另一端(duan)，從而(er)產(chan)(chan)生(sheng)溫(wen)差(cha)形成(cheng)冷熱(re)(re)(re)(re)(re)端(duan)。但是半(ban)導體(ti)自身(shen)存(cun)在電阻當(dang)(dang)電流經過(guo)(guo)半(ban)導體(ti)時(shi)就(jiu)會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)，從而(er)會(hui)影響(xiang)熱(re)(re)(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)(di)(di)。而(er)且兩(liang)個極板之間的(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)也(ye)會(hui)通過(guo)(guo)空氣和半(ban)導體(ti)材(cai)料自身(shen)進行逆向熱(re)(re)(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)(di)(di)。當(dang)(dang)冷熱(re)(re)(re)(re)(re)端(duan)達到(dao)(dao)一定溫(wen)差(cha)，這兩(liang)種熱(re)(re)(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)(di)(di)的(de)量(liang)相等時(shi)，就(jiu)會(hui)達到(dao)(dao)一個平(ping)衡點(dian)，正逆向熱(re)(re)(re)(re)(re)傳(chuan)遞(di)(di)(di)相互(hu)抵消。此時(shi)冷熱(re)(re)(re)(re)(re)端(duan)的(de)溫(wen)度(du)就(jiu)不會(hui)繼續發(fa)生(sheng)變化。為(wei)了達到(dao)(dao)更低的(de)溫(wen)度(du)，可以(yi)采取散熱(re)(re)(re)(re)(re)等方(fang)式降低熱(re)(re)(re)(re)(re)端(duan)的(de)溫(wen)度(du)來實現。

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風扇以(yi)(yi)及(ji)散(san)熱(re)片的作(zuo)用主要是為制冷片的熱(re)端散(san)熱(re)。通常半導體制冷片冷熱(re)端的溫(wen)差可以(yi)(yi)達到(dao)40～65度(du)之(zhi)間，如果通過主動散(san)熱(re)的方式來降(jiang)低(di)熱(re)端溫(wen)度(du)，那冷端溫(wen)度(du)也會相應的下降(jiang)，從而達到(dao)更低(di)的溫(wen)度(du)。

當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成電(dian)(dian)(dian)偶對(dui)時，在這個電(dian)(dian)(dian)路中接(jie)通直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)后，就能產生能量的(de)轉移，電(dian)(dian)(dian)流(liu)由(you)(you)N型(xing)元(yuan)件(jian)流(liu)向P型(xing)元(yuan)件(jian)的(de)接(jie)頭吸收熱(re)(re)(re)量，成為(wei)冷端(duan);由(you)(you)P型(xing)元(yuan)件(jian)流(liu)向N型(xing)元(yuan)件(jian)的(de)接(jie)頭釋放熱(re)(re)(re)量，成為(wei)熱(re)(re)(re)端(duan)。吸熱(re)(re)(re)和(he)放熱(re)(re)(re)的(de)大(da)小(xiao)是通過電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao)以(yi)及半導體材料N、P的(de)元(yuan)件(jian)對(dui)數來決定，以(yi)下三點是熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)制(zhi)冷的(de)溫差電(dian)(dian)(dian)效應。

塞貝克效應

一(yi)八(ba)二二年德國人塞貝(bei)克發現當兩(liang)種不同(tong)的導體(ti)相(xiang)連(lian)接時，如兩(liang)個連(lian)接點(dian)保持不同(tong)的溫(wen)差(cha)(cha)，則在(zai)導體(ti)中產生(sheng)一(yi)個溫(wen)差(cha)(cha)電(dian)動(dong)勢(shi)：ES=S.△T式中：ES為(wei)溫(wen)差(cha)(cha)電(dian)動(dong)勢(shi)，S為(wei)溫(wen)差(cha)(cha)電(dian)動(dong)勢(shi)率(lv)（塞貝(bei)克系數），△T為(wei)接點(dian)之間的溫(wen)差(cha)(cha)。

珀爾帖效應

一八三四年法(fa)國人珀爾帖發現了與(yu)塞貝克效(xiao)應的(de)相反(fan)效(xiao)應，即當電(dian)流流經兩個不同導體(ti)形成的(de)接點時，接點處會產生放(fang)熱(re)和吸(xi)熱(re)現象，放(fang)熱(re)或吸(xi)熱(re)大(da)小由電(dian)流的(de)大(da)小來決定。

Qл=л.Iл=aTc

式(shi)中：Qπ為(wei)放(fang)熱或吸熱功率(lv)(lv)，π為(wei)比例系數(shu)，稱為(wei)珀爾帖系數(shu)，I為(wei)工作電(dian)流(liu)，a為(wei)溫差電(dian)動勢率(lv)(lv)，Tc為(wei)冷接點(dian)溫度。

湯姆遜效應

當電流(liu)流(liu)經(jing)存(cun)在溫度梯度的(de)(de)導(dao)體(ti)時，除了由導(dao)體(ti)電阻產生的(de)(de)焦耳(er)熱(re)之外(wai)，導(dao)體(ti)還(huan)要放出(chu)或吸(xi)(xi)收熱(re)量(liang)，在溫差為(wei)△T的(de)(de)導(dao)體(ti)兩點之間，其放熱(re)量(liang)或吸(xi)(xi)熱(re)量(liang)為(wei)：Qτ=τ.I.△T，Qτ為(wei)放熱(re)或吸(xi)(xi)熱(re)功(gong)率(lv)，τ為(wei)湯姆遜(xun)系數(shu)，I為(wei)工作(zuo)電流(liu)，△T為(wei)溫度梯度

半導體制冷片散熱器的優缺點

N.P型半導體通(tong)過金屬導(dao)流片(pian)(pian)鏈接，當電流由N通(tong)過P時，電場使N中的(de)電子和P中的(de)空穴反向流動，他們(men)產(chan)生的(de)能量來自晶管(guan)的(de)熱(re)能，于是(shi)在(zai)導(dao)流片(pian)(pian)上吸熱(re)，而在(zai)另一端放熱(re)，產(chan)生溫差”——這就(jiu)是(shi)半導(dao)體(ti)制冷片(pian)(pian)的(de)制冷原理。

優點：能使(shi)溫度降到(dao)非常理(li)想(xiang)的室溫以下；并且可以通(tong)過使(shi)用閉環溫控電路精(jing)確調整(zheng)溫度，溫度最高可以精(jing)確到(dao)0.1度；可靠(kao)性高，使(shi)用固體(ti)器件致冷，不會對(dui)CPU有磨(mo)損；使(shi)用壽命長。

缺點：CPU周圍可(ke)能會結(jie)露，有可(ke)能會造成主板短路；安(an)裝(zhuang)比較(jiao)困難(nan)，需(xu)要一定的(de)電子知識。比較(jiao)保險(xian)的(de)方法是讓半導體制冷器的(de)冷面工作在20℃左(zuo)右為宜

半導體制冷片功率

半導體制(zhi)(zhi)(zhi)冷片的(de)單個制(zhi)(zhi)(zhi)冷元(yuan)件對的(de)功率(lv)很小(xiao)，但(dan)組(zu)合(he)成(cheng)電堆(dui)，用同(tong)類型(xing)的(de)電堆(dui)串、并聯的(de)方法組(zu)合(he)成(cheng)制(zhi)(zhi)(zhi)冷系統的(de)話(hua)，功率(lv)就可以做的(de)很大，因此(ci)制(zhi)(zhi)(zhi)冷功率(lv)可以做到幾毫瓦到上萬瓦的(de)范(fan)圍。