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制冷技術之半導體制冷
制冷技術之半導體制冷
半導體制冷也叫溫差電制冷、熱電制冷或電子制冷，是利用半導體的“塞貝克效應”的逆效應一一帕爾貼(Peltier)效應來實現(xiàn)制冷的一門新興技術。所謂“帕爾帖效應”，就是在兩種不同金屬組合的閉合線路中，若通以直流電流，就會使一個接點變冷而另一個接點變熱的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由法國科學家Jean C.A. Pettier在1834年發(fā)現(xiàn)的。
半導體致冷是靠空穴和電子在運動中直接傳遞能量來實現(xiàn)的。與蒸汽壓縮式制冷和吸收式制冷相比，它的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面
1)不需要制冷劑，無泄漏，無污染;
2)無機械傳動部分，因此工作時無噪音、無磨損、壽命長;
3)冷卻速度和制冷溫度可以通過改變電流大小任意調(diào)節(jié)，靈活性高;
4)體積可以做得很小。例如一個能達到-100℃低溫的四級半導體致冷器，其外形尺寸只有一個香煙盒大小。
5)制冷效率與容量大小無關，在制冷量極小時仍能保持較高的制冷效率。
作為一種新興技術，它在諸多方面又有其難以克服的缺點:
電流過大(通常工作電流可達到5A甚至更高)，耗電量大約是蒸汽壓縮式制冷的兩倍，發(fā)熱量大，大容量時制冷效率太低(通常COP<1)對半導體芯片的散熱條件要求高半導體致冷器在制造工藝上也不太成熟。
目前，國內(nèi)外對于便攜式制冷的研究，絕大多數(shù)仍然集中于如何改善半導體制冷器的工作散熱條件(例如使用渦旋換熱技術)，以及如何改進半導體芯片的生產(chǎn)工藝等方面。