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半導(dǎo)體制冷片之工作原理和性能介紹
2010-11-17

    天氣熱的時(shí)候我們會(huì)想起各種方法來驅(qū)散熱量,空調(diào)、風(fēng)扇等等都發(fā)揮著其應(yīng)有的作用;當(dāng)機(jī)械儀器共組的時(shí)候溫度過高時(shí),不僅會(huì)對儀器本身造成這樣或者那樣的損害,而且對工作效率也會(huì)產(chǎn)生不利的影響,因此,不僅是人需要散熱,很多物品也需要散熱制冷。在如今的市場上,應(yīng)用最廣的散熱設(shè)備就是半導(dǎo)體制冷片。
    半導(dǎo)體制冷片,也叫熱電制冷片,是一種熱泵。它的優(yōu)點(diǎn)是沒有滑動(dòng)部件,應(yīng)用在一些空間受到限制,可靠性要求高,無制冷劑污染的場合。利用半導(dǎo)體材料的Peltier效應(yīng),當(dāng)直流電通過兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí),在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量,可以實(shí)現(xiàn)制冷的目的。它是一種產(chǎn)生負(fù)熱阻的制冷技術(shù),其特點(diǎn)是無運(yùn)動(dòng)部件,可靠性也比較高。利用半導(dǎo)體制冷的方式來解決LED照明系統(tǒng)的散熱問題,具有很高的實(shí)用價(jià)值。在制冷片工作期間,只要冷熱端出現(xiàn)溫差,熱量便不斷地通過晶格的傳遞,將熱量移動(dòng)到熱端并通過散熱設(shè)備散發(fā)出去。因此,制冷片對于芯片來說是主動(dòng)制冷的裝置,而對于整個(gè)系統(tǒng)來說,只能算是主動(dòng)的導(dǎo)熱裝置,主要是采取主動(dòng)的散熱方式對制冷片的熱端進(jìn)行降溫。半導(dǎo)體制冷片作為特種冷源,在技術(shù)應(yīng)用上具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn):
    首先,半導(dǎo)體制冷片的單個(gè)制冷元件對的功率很小,但組合成電堆,用同類型的電堆串、并聯(lián)的方法組合成制冷系統(tǒng)的話,功率就可以做的很大,因此制冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的范圍,熱慣性非常小,制冷制熱時(shí)間很快,在熱端散熱良好冷端空載的情況下,通電不到一分鐘,制冷片就能達(dá)到最大溫差;
    其次,半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能,既能制冷,又能加熱,制冷效率一般不高,但制熱效率很高,永遠(yuǎn)大于1。因此使用一個(gè)片件就可以代替分立的加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng),而且在制冷的時(shí)候不需要任何制冷劑,沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件,不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng),沒有滑動(dòng)部件是一種固體片件,工作時(shí)沒有震動(dòng)、噪音、壽命長,安裝容易;
  最后,半導(dǎo)體制冷片是電流換能型片件,通過輸入電流的控制,可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制,再加上溫度檢測和控制手段,很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī)控制,便于組成自動(dòng)控制系統(tǒng)。