製冷半導體需要什麼材料

⑴ 這個半導體怎麼實現製冷如題 謝謝了

我們知道，傳統的風冷散熱系統是不可能把顯示晶元的溫度降到環境溫度以下的，因為 當兩者的溫度幾乎相等的時候會很快達到熱平衡， 此時便根本無法繼續降溫， 頂多也只能接 近環境溫度。 而半導體製冷卻可以打破常規， 能夠強行將顯示晶元的溫度降到比環境溫度還 低。而它實現的原理，就是強行打破熱平衡，實現溫差效果。那麼，這種溫差效果又是如何 實現的呢？ 首先我們需要明確一些基本概念。 1.帕爾貼效應：1834 年，法國科學家帕爾貼發現了熱電致冷和致熱現象，即金屬溫差 電逆效應。由兩種不同金屬組成一對熱電偶，當熱電偶輸入直流電流後，因直流電通入的方 向不同，將在電偶結點處產生吸熱和放熱現象，稱這種現象為帕爾貼效應。帕爾貼效應早在 20O 年之前發現，但是用到致冷還是近幾十年的事。 2.N 型半導體：任何物質都是由原子組成，原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原 子核轉動，受到原子核吸引，因為受到一定的限制，所以電子只能在有限的軌道上運轉，不 能任意離開， 而各層軌道上的電子具有不同的能量(電子勢能)。 離原子核最遠軌道上的電子， 經常可以脫離原子核吸引，而在原子之間運動，叫導體。如果電子不能脫離軌道形成自由電 子，故不能參加導電，叫絕緣體。半導體導電能力介於導體與絕緣體之間，叫半導體。半導 體重要的特性是在一定數量的某種雜質滲入半導體之後， 不但能大大加大導電能力， 而且可 以根據摻入雜質的種類和數量製造出不同性質、 不同用途的半導體。 將一種雜質摻入半導體 後，會放出自由電子，這種半導體稱為 N 型半導體。 3.P 型半導體：是靠「空穴」來導電。在外電場作用下「空穴」流動方向和電子流動方向相反， 即「空穴」由正板流向負極，這是 P 型半導體原理。 4.載流子現象：N 型半導體中的自由電子，P 型半導體中的「空穴」，他們都是參與導電，統 稱為「載流子」，它是半導體所特有，是由於摻入雜質的結果。 5.半導體致冷材料：是對特殊半導體材料，通過摻入的雜質改變其溫差電動勢率、導電 率和熱導率，使其滿足致冷需要的材料。溫差電致冷組件就是由這種特殊的 N 型和 P 型半 導體製成的。 在明確了這些基本概念後，我們現在就來揭示溫差製冷的原理。 1.半導體致冷原理： 如圖把一隻 N 型半導體元件和一隻 P 型半導體元件聯結成熱電偶， 接上直流電源後，在接頭處就會產生溫差和熱量的轉移。在上面的一個接頭處，電流方向是 n→p，溫度下降並且吸熱，這就是冷端。而下面的一個接頭處，電流方向是 p→n，溫度上 升並且放熱，因此是熱端。 2.溫差電致冷組件致冷原理：如上圖把若干對半導體熱電偶在電路上串聯起來，而在傳 熱方面則是並聯的，這就構成了一個常見的致冷熱電堆。按圖示接上直流電源後，這個熱電 堆的上面是冷端，下面是熱端。藉助熱交換器等手段，使熱電堆的熱端不斷散熱並且保持一 定的溫度， 把熱電堆的冷端放到工作環境中去吸熱降溫， 這就是溫差電致冷組件的工作原理。 半導體散熱片側視圖 半導體製冷片的應用原理 1.半導體製冷的實際應用是如何進行的？ 利用半導體製冷片的製冷原理，半導體製冷片的冷端與顯示晶元接觸，熱端則與散熱器 接觸。接通電源後，冷熱端出現溫差，熱量不斷地通過晶格能的傳遞，從冷端移送到熱端， 只要熱端的熱量能有效的散發掉， 則冷端就不斷的被冷卻， 使得製冷片的散熱效果出奇的好。 實踐證明，冷熱端的正常溫差大概在 45——60 度之間，其強度非常驚人。實際使用中，可 以把顯示晶元的溫度一舉降到零下 10 度。 2.半導體製冷為什麼還要配合使用散熱器？ 我們看到， 在半導體製冷片的熱端， ZENO96 仍然配置了超大的散熱片和高效能的 EMI 磁懸浮散熱風扇。這是因為，只有半導體製冷片熱端的熱量被持續源源不斷的散發出去，才 能使冷端不斷冷卻而始終保持良好的製冷效果，顯示晶元才能保持在一個相對的恆溫狀態。 另外，半導體製冷片本身也有一定的正常工作溫度，一般來說其極限溫度大概在 100 度左 右，如果半導體製冷片沒有良好的散熱而超出了熱度承受極限，就會燒毀損壞。所以，半導 體製冷片的熱端一定要加裝散熱系統，保持良好的散熱效果。 關於磁浮風扇，這里有必要作一點說明。磁浮風扇（全稱為磁浮馬達風扇）的工作原理 是： 軸芯與軸承運作時無摩擦， 軸芯僅與空氣摩擦， 徹底解決小空間高積溫產品之散熱困擾。 藉由磁浮設計，馬達運轉時，轉子受磁軌道吸引，在軸芯與軸承內壁保持一定距離的懸空運 轉，不會接觸到軸承，故可避免傳統馬達之軸承被磨損成不規則橢圓而產生噪音的缺點，實 際運行中，此款風扇的噪音小於 26dB，非常安靜。同時，沒有磨損就不會有不穩定的運轉 及噪音，可使產品壽命大幅提升，捷波官方聲稱此款散熱系統的壽命可達 3 萬工作小時。 另外磁浮風扇還可以耐高溫，最高可耐 90℃高溫。 3.為什麼要配置外接電源介面？ 與一般的風冷散熱相比，半導體製冷片的功率要大得多，一般可以達到 36W 到 40W， 也就是說，至少需要 12V 3A 的電源供應。所以，外接電源是必須的。而目前的主流 300W 電源，12V 電源組可以輸出 10A 左右電流，如果不是配置非常 BT 的電腦系統，一般分配 給半導體製冷片 12V 3A 的電源供電能力基本足夠。當然，如果是 5V 電壓標准，則可以提 供高達 20A 的電流輸出，分配給半導體製冷片綽綽有餘。 4.什麼是結露現象？如何預防？ 結露現象是半導體製冷的致命殺手。 功率較大的半導體製冷片在濕度較高的環境下如果 冷端溫度過低，空氣中的水蒸氣就會在其表面凝結成為水滴，出現結露現象。如果水滴流到 主板或是顯示晶元，後果不堪設想。所以，這是最應該引起重視的問題。 從圖中我們看到， ZENO 96 採用設計嚴密的防冷凝絕緣絕熱墊來防止結露現象的發生。 半導體製冷片的周圍被兩層絕緣絕熱墊厚厚地嚴密封鎖起來， 可以最大程度的保障晶元的安 全。 實際使用中我們完全不必擔心結露問題的發生， 這一點捷波處理的非常出色， 也很周到。

⑵ 請問，半導體製冷是什麼原理

半導體製冷器件的工作原理是基於帕爾帖原理，該效應是在1834年由J.A.C帕爾帖首先發現的，即利用當兩種不同的導體A和B組成的電路且通有直流電時，在接頭處除焦耳熱以外還會釋放出某種其它的熱量，而另一個接頭處則吸收熱量，且帕爾帖效應所引起的這種現象是可逆的，改變電流方向時，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度I[A]成正比，且與兩種導體的性質及熱端的溫度有關，即：
Qab=Iπabπab稱做導體A和B之間的相對帕爾帖系數
，單位為[V],
πab為正值時，表示吸熱，反之為放熱，由於吸放熱是可逆的，所以πab=－πab帕爾帖系數的大小取決於構成閉合迴路的材料的性質和接點溫度，其數值可以由賽貝克系數αab[V.K-1]和接頭處的絕對溫度T[K]得出πab=αabT與塞貝克效應相，帕爾帖系也具有加和性，即：Qac=Qab+Qbc=(πab+πbc)I因此絕對帕爾帖系數有πab=πa－
πb金屬材料的帕爾帖效應比較微弱，而半導體材料則要強得多，因而得到實際應用的溫差電製冷器件都是由半導體材料製成的。製冷材料AVIoffe和AFIoffe指出，在同族元素或同種類型的化合物質間，晶格熱導率Kp隨著平均原子量A的增長呈下降趨勢。RWKeyes通過實驗推斷出，KpT近似於Tm3/2ρ2/3A-7/6成比例，即近似與原子量A成正比，因此通常應選取由重元素組成的化合物作為半導體製冷材料。半導體製冷材料的另一個巨大發展是1956年由AFIoffe等提出的固溶體理論，即利用同晶化合物形成類質同晶的固溶體。固溶體中摻入同晶化合物引入的等價置換原子產生的短程畸變，使得聲子散射增加，從而降低了晶格導熱率，而對載流子遷移率的影響卻很小，因此使得優值系數增大。例如50%Bi2Te3－50%Bi2Se3固溶體與Bi2Te3相比較，其熱導率降低33%，而遷移率僅稍有增加，因而優值系數將提高50%到一倍。Ag(1-x)Cu(x)Ti
Te、Bi－Sb合金和YBaCuO超導材料等曾經成為半導體製冷學者的研究對象，並通過實驗證明可以成為較好的低溫製冷材料。下面將分別介紹這幾種熱電性能較好的半導體製冷材料。二元固溶體，無論是P型還是N型，晶格熱導率均比Bi2Te3有較大降低，但N型材料的優值系數卻提高很小，這可能是因為在Bi2Te3中引入Bi2Se3時，隨著Bi2Se3摩爾含量的不同呈現出兩種不同的導電特性，勢必會使兩種特性都不會很強，通過合適的摻雜雖可以增強材料的導電特性，提高材料的優值系數，但歸根結底還是應該在本題物質上有所突破。

⑶ 大師，勞駕：半導體致冷晶棒是什麼東西，作用是什麼，怎麼用,主要用途是什麼

半導體製冷器（TE）也叫熱電製冷器，是一種熱泵，它的優點是沒有滑動部件，應用在一些空間受到限制，可靠性要求高，無致冷劑污染的場合。
半導體製冷器的工作運轉是用直流電流，它既可致冷又可加熱，通過改變直流電流的極性來決定在同一製冷器上實現致冷或加熱，這個效果的產生就是通過熱電的原理，它由兩片陶瓷片組成，其中間有N型和P型的半導體材料（碲化鉍），這個半導體元件在電路上是用串聯形式連結組成。
半導體致冷法的原理以及結構：半導體致冷器是由半導體所組成的一種冷卻裝置，於1960左右才出現，然而其理論基礎Peltier effect可追溯到19世紀。如圖是由X及Y兩種不同的金屬導線所組成的封閉線路。通上電源之後，冷端的熱量被移到熱端，導致冷端溫度降低，熱端溫度升高，這就是著名的Peltier effect。這現象最早是在1821年，由一位德國科學家Thomas Seeback首先發現，不過他當時做了錯誤的推論，並沒有領悟到背後真正的科學原理。到了1834年，一位法國表匠，同時也是兼職研究這現象的物理學家Jean Peltier，才發現背後真正的原因，這個現象直到近代隨著半導體的發展才有了實際的應用，也就是[致冷器]的發明(注意，這種叫致冷器，還不叫半導體致冷器)
它是由許多N型和P型半導體之顆粒互相排列而成，而N P之間以一般的導體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導熱良好.N型半導體，任何物質都是由原子組成，原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原子核轉動，受到原子核吸引，因為受到一定的限制，所以電子只能在有限的軌道上運轉，不能任意離開，而各層軌道上的電子具有不同的能量(電子勢能)。離原子核最遠軌道上的電子，經常可以脫離原子核吸引，而在原子之間運動，叫導體。如果電子不能脫離軌道形成自由電子，故不能參加導電，叫絕緣體。半導體導電能力介於導體與絕緣體之間，叫半導體。半導體重要的特性是在一定數量的某種雜質滲入半導體之後，不但能大大加大導電能力，而且可以根據摻入雜質的種類和數量製造出不同性質、不同用途的半導體。將一種雜質摻入半導體後，會放出自由電子，這種半導體稱為N型半導體。P型半導體，是靠「空穴」來導電。在外電場作用下「空穴」流動方向和電子流動方向相反，即「空穴」由正板流向負極，這是P型半導體原理。載流子現象：N型半導體中的自由電子，P型半導體中的「空穴」，他們都是參與導電，統稱為「載流子」，它是半導體所特有，是由於摻入雜質的結果。
半導體製冷材料：不僅需要N型和P型半導體特性，還要根據摻入的雜質改變半導體的溫差電動勢率，導電率和導熱率使這種特殊半導體能滿足製冷的材料。目前國內常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金，其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3，N型是Bi2Te3—Bi2Se3，採用垂直區熔法提取晶體材料。

⑷ 半導體製冷器由什麼構成

半導體製冷器由兩根不同半導體圓柱構成，用一塊金屬導電板將兩根圓柱連起來，圓柱空著的兩端分別接通直流電源的正負極。這樣，半導體製冷器就可以工作了。圖中「P型柱」是P型半導體材料，也叫空穴型半導體；「N型柱」是N型半導體材料，也叫電子型半導體。以碲化鉍(Bi2Te3)合金為基礎，在其中摻上不同的雜質，就可以製成P型和N型製冷元件。

⑸ 用半導體製冷片自製個小冰箱，需要什麼材料

如果是12V供電風冷，散熱器要選12×12厘米的密片散熱器加風扇才行，厚度不低於2.5厘米增加表面積和空氣流速就好。

⑹ 半導體製冷片原理及其技術運用

半導體製冷片(TE)也叫熱電製冷片，是一種熱泵，它的優點是沒有滑動部件，應用在一些空間受到限制，可靠性要求高，無製冷劑污染的場合。

半導體製冷片的工作運轉是用直流電流，它既可製冷又可加熱，通過改變直流電流的極性來決定在同一製冷片上實現製冷或加熱，這個效果的產生就是通過熱電的原理，以下的圖就是一個單片的製冷片，它由兩片陶瓷片組成，其中間有N型和P型的半導體材料(碲化鉍)，這個半導體元件在電路上是用串聯形式連結組成。

半導體製冷片的工作原理

當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成電偶對時，在這個電路中接通直流電流後，就能產生能量的轉移，電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量，成為冷端由P型元件流向N型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。吸熱和放熱的大小是通過電流的大小以及半導體材料N、P的元件對數來決定，以下三點是熱電製冷的溫差電效應。

1、塞貝克效應(SEEBECKEFFECT)

一八二二年德國人塞貝克發現當兩種不同的導體相連接時，如兩個連接點保持不同的溫差，則在導體中產生一個溫差電動勢：ES=S.△T

式中：ES為溫差電動勢

S(?)為溫差電動勢率(塞貝克系數)

△T為接點之間的溫差

2、珀爾帖效應(PELTIEREFFECT)

一八三四年法國人珀爾帖發現了與塞貝克效應的效應，即當電流流經兩個不同導體形成的接點時，接點處會產生放熱和吸熱現象，放熱或吸熱大小由電流的大小來決定。

Qл=л.Iл=aTc

式中：Qπ為放熱或吸熱功率

π為比例系數，稱為珀爾帖系數

I為工作電流

a為溫差電動勢率

Tc為冷接點溫度

3、湯姆遜效應(THOMSONEFFECT)

當電流流經存在溫度梯度的導體時，除了由導體電阻產生的焦耳熱之外，導體還要放出或吸收熱量，在溫差為△T的導體兩點之間，其放熱量或吸熱量為：

Qτ=τ.I.△T

Qτ為放熱或吸熱功率

τ為湯姆遜系數

I為工作電流

△T為溫度梯度

以上的理論直到本世紀五十年代，蘇聯科學院半導體研究所約飛院士對半導體進行了大量研究，於一九五四年發表了研究成果，表明碲化鉍化合物固溶體有良好的製冷效果，這是最早的也是最重要的熱電半導體材料，至今還是溫差製冷中半導體材料的一種主要成份。

約飛的理論得到實踐應用後，有眾多的學者進行研究到六十年代半導體製冷材料的優值系數，才達到相當水平，得到大規模的應用，也就是我們現在的半導體製冷片件。

中國在半導體製冷技術開始於50年代末60年代初，當時在國際上也是比較早的研究單位之一，60年代中期，半導體材料的性能達到了國際水平，60年代末至80年代初是我國半導體製冷片技術發展的一個台階。在此期間，一方面半導體製冷材料的優值系數提高，另一方面拓寬其應用領域。中國科學院半導體研究所投入了大量的人力和物力，獲得了半導體製冷片，因而才有了現在的半導體製冷片的生產及其兩次產品的開發和應用。

製冷片的技術應用

半導體製冷片作為特種冷源，在技術應用上具有以下的優點和特點：

1、不需要任何製冷劑，可連續工作，沒有污染源沒有旋轉部件，不會產生回轉效應，沒有滑動部件是一種固體片件，工作時沒有震動、噪音、壽命長，安裝容易。

2、半導體製冷片具有兩種功能，既能製冷，又能加熱，製冷效率一般不高，但制熱效率很高，永遠大於1。因此使用一個片件就可以代替分立的加熱系統和製冷系統。

3、半導體製冷片是電流換能型片件，通過輸入電流的控制，可實現高精度的溫度控制，再加上溫度檢測和控制手段，很容易實現遙控、程式控制、計算機控制，便於組成自動控制系統。

4、半導體製冷片熱慣性非常小，製冷制熱時間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鍾，製冷片就能達到最大溫差。

5、半導體製冷片的反向使用就是溫差發電，半導體製冷片一般適用於中低溫區發電。

6、半導體製冷片的單個製冷元件對的功率很小，但組合成電堆，用同類型的電堆串、並聯的方法組合成製冷系統的話，功率就可以做的很大，因此製冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的范圍。

7、半導體製冷片的溫差范圍，從正溫到負溫度都可以實現。

通過以上分析，半導體溫差電片件應用范圍有：製冷、加熱、發電，製冷和加熱應用比較普遍，有以下幾個方面：

1、軍事方面：導彈、雷達、潛艇等方面的紅外線探測、導行系統。

2、醫療方面;冷力、冷合、白內障摘除片、血液分析儀等。

3、實驗室裝置方面：冷阱、冷箱、冷槽、電子低溫測試裝置、各種恆溫、高低溫實驗儀片。

4、專用裝置方面：石油產品低溫測試儀、生化產品低溫測試儀、細菌培養箱、恆溫顯影槽、電腦等。

5、日常生活方面：空調、冷熱兩用箱、飲水機、電子信箱等。此外，還有其它方面的應用，這里就不一一提了。

半導體製冷片的散熱方式

半導體製冷片件的散熱是一門專業技術，也是半導體製冷片件能否長期運行的基礎。良好的散熱才能獲得最低冷端溫度的先決條件。以下就是半導體製冷片的幾種散熱方式：

1、自然散熱。

採用導熱較好的材料，紫銅鋁材料做成各種散熱片，在靜止的空氣中自由的散發熱量，使用方便，缺點是體積太大。

2、充液散熱。

用較好的散熱材料做成水箱，用通液體或通水的方法降溫。缺點是用水不方便，浪廢太大，優點是體積小，散熱效果最好。

3、強迫風冷散熱。

工作氣氛為流動空氣，散熱片所用的材料和自然散熱片相同，使用方便，體積比自然冷卻的小，缺點是增加一個風機出現噪音。

4、真空潛熱散熱。

最常用的就是「熱管」散熱片，它是利用蒸發潛熱快速傳遞熱容量。

⑺ 半導體製冷片

半導體製冷片，也叫熱電製冷片，是一種熱泵。它的優點是沒有滑動部件，應用在一些空間受到限制，可靠性要求高，無製冷劑污染的場合。利用半導體材料的Peltier效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實現製冷的目的。它是一種產生負熱阻的製冷技術，其特點是無運動部件，可靠性也比較高。

⑻ 什麼是半導體製冷

導語：半導體這個東西對於大家來說肯能是比較陌生的，因為半導體是一種科研上用的東西，在我們日常生活中是比較少見的。我們日常生活中見到的主要是一些半導體製作的產品，比如說我們常用的半導體收音機以及半導體製作的其他的一些產品。最近幾年來，隨著科技的發展，人們又將半導體用於了製冷技術。那麼到底什麼是半導體呢?半導體製冷技術究竟是什麼樣的呢,它的工作原理是什麼樣的呢?今天小編就來給大家簡單的介紹一下什麼是半導體以及什麼是半導體製冷技術。

什麼是半導體：

要想很好的了解什麼是半導體製冷技術，首先就必須要明確半導體的概念，也就是要知道什麼是半導體以及和半導體相關的一些信息。半導體中的導指的就是是否導電的意思。半導體指的就是在平常的溫度下，在導體和絕緣體之間的材料。半導體既不是導體又是絕緣體，而是介於二者之間的一種神奇的材料。半導體的最大的優點就是它的導電性可以受到人們的控制，人們只要改變溫度就可以改變半導體的導電性，這就是人們青睞半導體的原因之一。

半導體製冷：

半導體因為它的獨特的優點，所以它的作用是非常大的，而且它的用途非常廣泛。半導體用於製冷就是近幾年來人們開發利用半導體的一個很好的例子。半導體材料在最近幾年裡呈現出了迅速發展的趨勢，所以各國科研部門都在加大對於半導體製冷技術的研究。半導體製冷其實是一種熱電製冷，因為熱電器本來就是一種半導體，所以人們把它叫做半導體製冷器。半導體製冷器的製冷效果是非常好的，所以一直是人們青睞的對象。

半導體製冷的應用：

既然半導體製冷器有這么好的效果，這么多的優點，那麼半導體製冷技術都會應用到那些領域呢?接下來小編介紹一下。一般來說半導體的應用領域主要有農業領域、醫療領域以及日常生活等方面。農業方面主要是用來給溫室大棚控制溫度;醫療方面主要是用來研究一些新的技術;日常主要是用來給家用電器降溫。

以上就是小編今天為大家介紹的關於半導體以及半導體製冷的一些介紹。如果大家對半導體製冷感興趣的話，可以了解一下具體的內容。

⑼ 半導體製冷片 中的N/P型半導體材料是什麼 能自製嗎

常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金，其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3，N型是Bi2Te3—Bi2Se3。