半导体制冷片为何不用制冷剂实现制冷？

　　【冷水机】半导体制冷片，也叫热电制冷片，是由半导体所组成的一种冷却装置。

它的优点是没有滑动部件，可以在一些空有限的地方使用，可靠性高，没有制冷剂污染。利用半导体材料的珀耳帖效应，当直流电通过由两种不同的半导体材料串联而成的电耦合时，可以在电耦合的两端分别吸收和释放热量，从而达到制冷的目的。它是一种负热阻制冷技术，特点是无运动部件，可靠性高。

本文主要介绍半导体制冷片的工作原理。

1.n型半导体。

在远离原子核z*的轨道上的电子，往往可以逃脱原子核的引力，在原子之间运动，这就叫做导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电子，就不能参与传导，称为绝缘体。导电性介于导体和绝缘体之间的半导体称为半导体。半导体的重要特点是，一定量的杂质渗入半导体后，不仅可以大大提高电导率，而且可以根据杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。

n型半导体，也叫电子半导体，可以通过在本征半导体中掺杂磷等五价杂质元素形成。

因为五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，多余的价电子因为不受共价键束缚，很容易形成自由电子。在n型半导体中，自由电子是多数载流子，主要由杂质原子提供。空空穴是由热激发形成的少数载流子。

提供自由电子的五价杂质原子由于带正电荷而变成正离子，所以五价杂质原子也被称为施主杂质。

2.p型半导体。

p型半导体通过“空孔导电。在外电场的作用下，“空空穴”的流动方向与电子的流动方向相反，即“空空穴”从正极流向负极，这是p型半导体的原理。

本征半导体掺杂有三价杂质元素，如硼、镓、铟等。，以形成P型半导体，也称为空空穴型半导体。

当三价杂质原子与硅原子形成共价键时，它们缺少一个价电子，并在共价键中留下空空穴。空p型半导体中的空穴为多数载流子，主要通过掺杂形成。它们是电子少数载流子，由热激发形成。空空穴很容易捕获电子，使杂质原子变成负离子。因此，三价杂质也被称为受体杂质。

n型半导体中的自由电子和p型半导体中的“空空穴”都参与传导，统称为“载流子”。它们是半导体独有的，是掺杂杂质的结果。

3.PN结。

通过在本征半导体的两侧扩散不同的杂质，分别形成N型半导体和P型半导体。此时，将在n型半导体和p型半导体的接合表面上形成以下物理过程:

由于浓度差

，pleon的扩散运动是由杂质离子形成的。空电荷间区域
/。

在z*之后，多重态的扩散和少数载流子的漂移达到了动态平衡。p型半导体和n型半导体之间的结两侧留有离子薄层，由该离子薄层形成的空之间的电荷区称为PN结。PN结内部电场方向从N区指向P区。

　　▲PN结加正向电压时的导电情况如图所示
▲pn结加直流电压的电导率如图。

4。散热

原则上，半导体制冷片是传热的工具。当电流通过一片N型半导体材料和一片P型半导体材料组成的热电偶对时，两端之间会发生热传递，热量从一端传递到另一端，产生温差形成冷热端。

然而，半导体本身具有电阻。当电流通过半导体时，会产生热量，影响传热。此外，两板之间的热量也会通过空气体和半导体材料本身反向传递。当冷热端达到一定的温差，两种传热相等时，就会达到一个平衡点，正向传热和反向传热就会相互抵消。此时，冷热两端的温度不会继续变化。为了达到较低的温度，可以采用散热来降低热端的温度。

而风扇散热片的作用主要是为散热片的热端散热。通常半导体冰箱冷端和热端的温差可以达到40 ~ 65度。如果通过主动散热降低热端温度，冷端温度也会相应下降，从而达到较低的温度。

5。半导体制冷芯片特性总结[/s2/]。

制冷片作为一种特殊的冷源，在技术应用上具有以下优点和特点:

1.它不需要任何制冷剂，可连续工作，无污染源，无旋转部件，不产生旋转效应；

2.无滑动部分为实心件，运行时无振动无噪音，使用寿命长，安装方便；

3.既能制冷又能制热，制冷效率一般不高，但制热效率很高；

4.半导体制冷芯片是一种电流换能芯片，通过控制输入电流，可以实现高精度的温度控制。

5.热惯性很小，制冷制热时间很快；

6.半导体制冷芯片的温差范围可以实现从正温度90℃到负温度130℃。