半導(dǎo)體制冷器是由半導(dǎo)體所組成的一種冷卻裝置,在國(guó)防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和日常生活等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用,其基本工作原理如下:
半導(dǎo)體制冷器件的工作原理是基于帕爾帖原理,該效應(yīng)是在1834年由J.A.C帕爾帖首先發(fā)現(xiàn)的,即利用當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A和B組成的電路且通有直流電時(shí),在接頭處除焦耳熱以外還會(huì)釋放出某種其它的熱量,而另一個(gè)接頭處則吸收熱量,且帕爾帖效應(yīng)所引起的這種現(xiàn)象是可逆的,改變電流方向時(shí),放熱和吸熱的接頭也隨之改變,吸收和放出的熱量與電流強(qiáng)度I[A]成正比,且與兩種導(dǎo)體的性質(zhì)及熱端的溫度有關(guān),即: Qab=Iπab
πab稱做導(dǎo)體A和B之間的相對(duì)帕爾帖系數(shù),πab為正值時(shí),表示吸熱,反之為放熱,由于吸放熱是可逆的,所以πab=-πab
帕爾帖系數(shù)的大小取決于構(gòu)成閉合回路的材料的性質(zhì)和接點(diǎn)溫度,其數(shù)值可以由賽貝克系數(shù)αab[V.K-1]和接頭處的絕對(duì)溫度T[K]得出πab=αabT與塞貝克效應(yīng)相,帕爾帖系也具有加和性,即:Qac=Qab+Qbc=(πab+πbc)I
因此絕對(duì)帕爾帖系數(shù)有πab=πa- πb
金屬材料的帕爾帖效應(yīng)比較微弱,而半導(dǎo)體材料則要強(qiáng)得多,因而得到實(shí)際應(yīng)用的溫差電制冷器件都是由半導(dǎo)體材料制成。
半導(dǎo)體制冷器件可以分為四類:用于恒溫,小到對(duì)個(gè)別電子器件維持恒溫 ,大到如制造恒溫槽,空調(diào)器等;制造成套儀器設(shè)備,如環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱,小型冰箱,各種熱物性測(cè)試儀器等;用于冷卻某一對(duì)象或者對(duì)某個(gè)特定對(duì)象進(jìn)行散熱,這種情況大量出現(xiàn)在電子工業(yè)領(lǐng)域中;民用產(chǎn)品,冷藏烘烤兩用箱,冷暖風(fēng)機(jī)等。