1,、熱電制冷器原理
熱電制冷器也叫半導(dǎo)體制冷器,溫差電制冷器或電子制冷器,,主要應(yīng)用伯爾貼原理,,制冷片溫差范圍:+90℃到-130℃。制冷功率:幾毫瓦到上萬瓦,。與常規(guī)的壓縮式制冷和吸收式制冷完全不同,。
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2022-12-22 14:18 上傳
1,2 為金屬電橋(結(jié)點(diǎn)),;3,,4 為電偶臂;5 為直流電源
圖1 半導(dǎo)體制冷原理
如圖所示,,用P 型半導(dǎo)體材料形成一個(gè)電偶臂,,N型半導(dǎo)體材料形成另一個(gè)電偶臂。用金屬電橋?qū)蓚(gè)電偶臂連接在一起,。
將直流電壓加在電偶兩端,,載流子在外電場的作用下,按照一定方向運(yùn)動(dòng)在回路中,。
在金屬中,,電子的能量比N 型半導(dǎo)體中的能量要低。電子能量流進(jìn)N 型臂從金屬中,,要將能量吸收進(jìn)去,,可以看到吸熱效應(yīng)在結(jié)點(diǎn);一個(gè)結(jié)點(diǎn)的電子相
遇空穴,,在P 型臂中,,電子離開空穴在另一個(gè)結(jié)點(diǎn)。在相遇的時(shí)候,,空穴和電子復(fù)合在一起,,將能量放出來,然后導(dǎo)致熱效應(yīng)在結(jié)點(diǎn)的地方,。
離開空穴的時(shí)候,,就要將能量吸收,從而導(dǎo)致電子空穴產(chǎn)生,,然后導(dǎo)致吸熱效應(yīng)在結(jié)點(diǎn)的地方,。
總而言之,空穴,、電子到達(dá)的時(shí)候,,在結(jié)點(diǎn)放熱,,當(dāng)離開的時(shí)候,就吸收熱量,。在圖1 中,,制冷就是金屬電橋1 變冷;致熱就是金屬電橋2 變熱,,整
個(gè)回路是半導(dǎo)體制冷器的工作原理,。
2、熱電制冷器優(yōu)點(diǎn)
(1)可制冷也可制熱,,可靠無污染,。
(2)不需要循環(huán)制冷劑 不像我們使用的電冰箱或者空調(diào)制熱制冷還需要循環(huán)制冷劑和一套制冷系統(tǒng),比如壓縮機(jī),、冷凝器,、膨脹閥和蒸發(fā)器
等,它不需要?jiǎng)e的制冷劑,;
(3)它不產(chǎn)生噪音,,只需給半導(dǎo)體材料中通入電流
(4)它沒有運(yùn)動(dòng)部件,不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),;
(5)無需連續(xù)的工作,,用多個(gè)半導(dǎo)體連在一起能夠讓制冷(制熱)功率變大。
3,、應(yīng)用場合
由于半導(dǎo)體制冷器的上述優(yōu)點(diǎn),,半導(dǎo)體冷卻器獲得了廣泛應(yīng)用。
(1)在軍事方面,,半導(dǎo)體制冷得到了充分的應(yīng)用,,例如軍用導(dǎo)航、通訊車,、潛艇,、導(dǎo)彈;
(2)醫(yī)療領(lǐng)域的冷力,、白內(nèi)障摘除器,、血液分析儀等,實(shí)驗(yàn)室方面的電子低溫測試裝置,、冷阱,、各種高低溫儀器,以及目前的研究熱點(diǎn),,如早產(chǎn)兒
保育箱,。
(3)家電民用領(lǐng)域 便攜式汽車?yán)渑洹⒗錈犸嬎畽C(jī),、小型熱電空調(diào)冰箱,、小型恒溫控制系統(tǒng);
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(4)工業(yè)領(lǐng)域 CPU冷卻裝置,、寒冷帶,,控制系統(tǒng)中電磁閥的加熱或伴熱;微機(jī)芯片的制冷,,同樣在航空航天方面,,讓半導(dǎo)體制冷應(yīng)用也非常
廣泛。
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