制冷技术之半导体制冷

制冷技术之半导体制冷
半导体制冷也叫温差电制冷、热电制冷或电子制冷，是利用半导体的“塞贝克效应”的逆效应一一帕尔贴(Peltier)效应来实现制冷的一门新兴技术。所谓“帕尔帖效应”，就是在两种不同金属组合的闭合线路中，若通以直流电流，就会使一个接点变冷而另一个接点变热的现象。这种现象是由法国科学家Jean C.A. Pettier在1834年发现的。
半导体致冷是靠空穴和电子在运动中直接传递能量来实现的。与蒸汽压缩式制冷和吸收式制冷相比，它的特点主要表现在以下几个方面
1)不需要制冷剂，无泄漏，无污染;
2)无机械传动部分，因此工作时无噪音、无磨损、寿命长;
3)冷却速度和制冷温度可以通过改变电流大小任意调节，灵活性高;
4)体积可以做得很小。例如一个能达到-100℃低温的四级半导体致冷器，其外形尺寸只有一个香烟盒大小。
5)制冷效率与容量大小无关，在制冷量极小时仍能保持较高的制冷效率。
作为一种新兴技术，它在诸多方面又有其难以克服的缺点:
电流过大(通常工作电流可达到5A甚至更高)，耗电量大约是蒸汽压缩式制冷的两倍，发热量大，大容量时制冷效率太低(通常COP<1)对半导体芯片的散热条件要求高半导体致冷器在制造工艺上也不太成熟。
目前，国内外对于便携式制冷的研究，绝大多数仍然集中于如何改善半导体制冷器的工作散热条件(例如使用涡旋换热技术)，以及如何改进半导体芯片的生产工艺等方面。

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