制冷半导体需要什么材料

⑴ 这个半导体怎么实现制冷如题 谢谢了

我们知道，传统的风冷散热系统是不可能把显示芯片的温度降到环境温度以下的，因为 当两者的温度几乎相等的时候会很快达到热平衡， 此时便根本无法继续降温， 顶多也只能接 近环境温度。 而半导体制冷却可以打破常规， 能够强行将显示芯片的温度降到比环境温度还 低。而它实现的原理，就是强行打破热平衡，实现温差效果。那么，这种温差效果又是如何 实现的呢？ 首先我们需要明确一些基本概念。 1.帕尔贴效应：1834 年，法国科学家帕尔贴发现了热电致冷和致热现象，即金属温差 电逆效应。由两种不同金属组成一对热电偶，当热电偶输入直流电流后，因直流电通入的方 向不同，将在电偶结点处产生吸热和放热现象，称这种现象为帕尔贴效应。帕尔贴效应早在 20O 年之前发现，但是用到致冷还是近几十年的事。 2.N 型半导体：任何物质都是由原子组成，原子是由原子核和电子组成。电子以高速度绕原 子核转动，受到原子核吸引，因为受到一定的限制，所以电子只能在有限的轨道上运转，不 能任意离开， 而各层轨道上的电子具有不同的能量(电子势能)。 离原子核最远轨道上的电子， 经常可以脱离原子核吸引，而在原子之间运动，叫导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电 子，故不能参加导电，叫绝缘体。半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体。半导 体重要的特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体之后， 不但能大大加大导电能力， 而且可 以根据掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、 不同用途的半导体。 将一种杂质掺入半导体 后，会放出自由电子，这种半导体称为 N 型半导体。 3.P 型半导体：是靠“空穴”来导电。在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反， 即“空穴”由正板流向负极，这是 P 型半导体原理。 4.载流子现象：N 型半导体中的自由电子，P 型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统 称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。 5.半导体致冷材料：是对特殊半导体材料，通过掺入的杂质改变其温差电动势率、导电 率和热导率，使其满足致冷需要的材料。温差电致冷组件就是由这种特殊的 N 型和 P 型半 导体制成的。 在明确了这些基本概念后，我们现在就来揭示温差制冷的原理。 1.半导体致冷原理： 如图把一只 N 型半导体元件和一只 P 型半导体元件联结成热电偶， 接上直流电源后，在接头处就会产生温差和热量的转移。在上面的一个接头处，电流方向是 n→p，温度下降并且吸热，这就是冷端。而下面的一个接头处，电流方向是 p→n，温度上 升并且放热，因此是热端。 2.温差电致冷组件致冷原理：如上图把若干对半导体热电偶在电路上串联起来，而在传 热方面则是并联的，这就构成了一个常见的致冷热电堆。按图示接上直流电源后，这个热电 堆的上面是冷端，下面是热端。借助热交换器等手段，使热电堆的热端不断散热并且保持一 定的温度， 把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热降温， 这就是温差电致冷组件的工作原理。 半导体散热片侧视图 半导体制冷片的应用原理 1.半导体制冷的实际应用是如何进行的？ 利用半导体制冷片的制冷原理，半导体制冷片的冷端与显示芯片接触，热端则与散热器 接触。接通电源后，冷热端出现温差，热量不断地通过晶格能的传递，从冷端移送到热端， 只要热端的热量能有效的散发掉， 则冷端就不断的被冷却， 使得制冷片的散热效果出奇的好。 实践证明，冷热端的正常温差大概在 45——60 度之间，其强度非常惊人。实际使用中，可 以把显示芯片的温度一举降到零下 10 度。 2.半导体制冷为什么还要配合使用散热器？ 我们看到， 在半导体制冷片的热端， ZENO96 仍然配置了超大的散热片和高效能的 EMI 磁悬浮散热风扇。这是因为，只有半导体制冷片热端的热量被持续源源不断的散发出去，才 能使冷端不断冷却而始终保持良好的制冷效果，显示芯片才能保持在一个相对的恒温状态。 另外，半导体制冷片本身也有一定的正常工作温度，一般来说其极限温度大概在 100 度左 右，如果半导体制冷片没有良好的散热而超出了热度承受极限，就会烧毁损坏。所以，半导 体制冷片的热端一定要加装散热系统，保持良好的散热效果。 关于磁浮风扇，这里有必要作一点说明。磁浮风扇（全称为磁浮马达风扇）的工作原理 是： 轴芯与轴承运作时无摩擦， 轴芯仅与空气摩擦， 彻底解决小空间高积温产品之散热困扰。 藉由磁浮设计，马达运转时，转子受磁轨道吸引，在轴芯与轴承内壁保持一定距离的悬空运 转，不会接触到轴承，故可避免传统马达之轴承被磨损成不规则椭圆而产生噪音的缺点，实 际运行中，此款风扇的噪音小于 26dB，非常安静。同时，没有磨损就不会有不稳定的运转 及噪音，可使产品寿命大幅提升，捷波官方声称此款散热系统的寿命可达 3 万工作小时。 另外磁浮风扇还可以耐高温，最高可耐 90℃高温。 3.为什么要配置外接电源接口？ 与一般的风冷散热相比，半导体制冷片的功率要大得多，一般可以达到 36W 到 40W， 也就是说，至少需要 12V 3A 的电源供应。所以，外接电源是必须的。而目前的主流 300W 电源，12V 电源组可以输出 10A 左右电流，如果不是配置非常 BT 的电脑系统，一般分配 给半导体制冷片 12V 3A 的电源供电能力基本足够。当然，如果是 5V 电压标准，则可以提 供高达 20A 的电流输出，分配给半导体制冷片绰绰有余。 4.什么是结露现象？如何预防？ 结露现象是半导体制冷的致命杀手。 功率较大的半导体制冷片在湿度较高的环境下如果 冷端温度过低，空气中的水蒸气就会在其表面凝结成为水滴，出现结露现象。如果水滴流到 主板或是显示芯片，后果不堪设想。所以，这是最应该引起重视的问题。 从图中我们看到， ZENO 96 采用设计严密的防冷凝绝缘绝热垫来防止结露现象的发生。 半导体制冷片的周围被两层绝缘绝热垫厚厚地严密封锁起来， 可以最大程度的保障芯片的安 全。 实际使用中我们完全不必担心结露问题的发生， 这一点捷波处理的非常出色， 也很周到。

⑵ 请问，半导体制冷是什么原理

半导体制冷器件的工作原理是基于帕尔帖原理，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关，即：
Qab=Iπabπab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数
，单位为[V],
πab为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以πab=－πab帕尔帖系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接点温度，其数值可以由赛贝克系数αab[V.K-1]和接头处的绝对温度T[K]得出πab=αabT与塞贝克效应相，帕尔帖系也具有加和性，即：Qac=Qab+Qbc=(πab+πbc)I因此绝对帕尔帖系数有πab=πa－
πb金属材料的帕尔帖效应比较微弱，而半导体材料则要强得多，因而得到实际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。制冷材料AVIoffe和AFIoffe指出，在同族元素或同种类型的化合物质间，晶格热导率Kp随着平均原子量A的增长呈下降趋势。RWKeyes通过实验推断出，KpT近似于Tm3/2ρ2/3A-7/6成比例，即近似与原子量A成正比，因此通常应选取由重元素组成的化合物作为半导体制冷材料。半导体制冷材料的另一个巨大发展是1956年由AFIoffe等提出的固溶体理论，即利用同晶化合物形成类质同晶的固溶体。固溶体中掺入同晶化合物引入的等价置换原子产生的短程畸变，使得声子散射增加，从而降低了晶格导热率，而对载流子迁移率的影响却很小，因此使得优值系数增大。例如50%Bi2Te3－50%Bi2Se3固溶体与Bi2Te3相比较，其热导率降低33%，而迁移率仅稍有增加，因而优值系数将提高50%到一倍。Ag(1-x)Cu(x)Ti
Te、Bi－Sb合金和YBaCuO超导材料等曾经成为半导体制冷学者的研究对象，并通过实验证明可以成为较好的低温制冷材料。下面将分别介绍这几种热电性能较好的半导体制冷材料。二元固溶体，无论是P型还是N型，晶格热导率均比Bi2Te3有较大降低，但N型材料的优值系数却提高很小，这可能是因为在Bi2Te3中引入Bi2Se3时，随着Bi2Se3摩尔含量的不同呈现出两种不同的导电特性，势必会使两种特性都不会很强，通过合适的掺杂虽可以增强材料的导电特性，提高材料的优值系数，但归根结底还是应该在本题物质上有所突破。

⑶ 大师，劳驾：半导体致冷晶棒是什么东西，作用是什么，怎么用,主要用途是什么

半导体制冷器（TE）也叫热电制冷器，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无致冷剂污染的场合。
半导体制冷器的工作运转是用直流电流，它既可致冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷器上实现致冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理，它由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料（碲化铋），这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。
半导体致冷法的原理以及结构：半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，於1960左右才出现，然而其理论基础Peltier effect可追溯到19世纪。如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。通上电源之后，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，这就是著名的Peltier effect。这现象最早是在1821年，由一位德国科学家Thomas Seeback首先发现，不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背后真正的科学原理。到了1834年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家Jean Peltier，才发现背后真正的原因，这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是[致冷器]的发明(注意，这种叫致冷器，还不叫半导体致冷器)
它是由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N P之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最后由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好.N型半导体，任何物质都是由原子组成，原子是由原子核和电子组成。电子以高速度绕原子核转动，受到原子核吸引，因为受到一定的限制，所以电子只能在有限的轨道上运转，不能任意离开，而各层轨道上的电子具有不同的能量(电子势能)。离原子核最远轨道上的电子，经常可以脱离原子核吸引，而在原子之间运动，叫导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电子，故不能参加导电，叫绝缘体。半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体。半导体重要的特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体之后，不但能大大加大导电能力，而且可以根据掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。将一种杂质掺入半导体后，会放出自由电子，这种半导体称为N型半导体。P型半导体，是靠“空穴”来导电。在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反，即“空穴”由正板流向负极，这是P型半导体原理。载流子现象：N型半导体中的自由电子，P型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。
半导体制冷材料：不仅需要N型和P型半导体特性，还要根据掺入的杂质改变半导体的温差电动势率，导电率和导热率使这种特殊半导体能满足制冷的材料。目前国内常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3，N型是Bi2Te3—Bi2Se3，采用垂直区熔法提取晶体材料。

⑷ 半导体制冷器由什么构成

半导体制冷器由两根不同半导体圆柱构成，用一块金属导电板将两根圆柱连起来，圆柱空着的两端分别接通直流电源的正负极。这样，半导体制冷器就可以工作了。图中“P型柱”是P型半导体材料，也叫空穴型半导体；“N型柱”是N型半导体材料，也叫电子型半导体。以碲化铋(Bi2Te3)合金为基础，在其中掺上不同的杂质，就可以制成P型和N型制冷元件。

⑸ 用半导体制冷片自制个小冰箱，需要什么材料

如果是12V供电风冷，散热器要选12×12厘米的密片散热器加风扇才行，厚度不低于2.5厘米增加表面积和空气流速就好。

⑹ 半导体制冷片原理及其技术运用

半导体制冷片(TE)也叫热电制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。

半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理，以下的图就是一个单片的制冷片，它由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料(碲化铋)，这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。

半导体制冷片的工作原理

当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定，以下三点是热电制冷的温差电效应。

1、塞贝克效应(SEEBECKEFFECT)

一八二二年德国人塞贝克发现当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差，则在导体中产生一个温差电动势：ES=S.△T

式中：ES为温差电动势

S(?)为温差电动势率(塞贝克系数)

△T为接点之间的温差

2、珀尔帖效应(PELTIEREFFECT)

一八三四年法国人珀尔帖发现了与塞贝克效应的效应，即当电流流经两个不同导体形成的接点时，接点处会产生放热和吸热现象，放热或吸热大小由电流的大小来决定。

Qл=л.Iл=aTc

式中：Qπ为放热或吸热功率

π为比例系数，称为珀尔帖系数

I为工作电流

a为温差电动势率

Tc为冷接点温度

3、汤姆逊效应(THOMSONEFFECT)

当电流流经存在温度梯度的导体时，除了由导体电阻产生的焦耳热之外，导体还要放出或吸收热量，在温差为△T的导体两点之间，其放热量或吸热量为：

Qτ=τ.I.△T

Qτ为放热或吸热功率

τ为汤姆逊系数

I为工作电流

△T为温度梯度

以上的理论直到本世纪五十年代，苏联科学院半导体研究所约飞院士对半导体进行了大量研究，于一九五四年发表了研究成果，表明碲化铋化合物固溶体有良好的制冷效果，这是最早的也是最重要的热电半导体材料，至今还是温差制冷中半导体材料的一种主要成份。

约飞的理论得到实践应用后，有众多的学者进行研究到六十年代半导体制冷材料的优值系数，才达到相当水平，得到大规模的应用，也就是我们现在的半导体制冷片件。

中国在半导体制冷技术开始于50年代末60年代初，当时在国际上也是比较早的研究单位之一，60年代中期，半导体材料的性能达到了国际水平，60年代末至80年代初是我国半导体制冷片技术发展的一个台阶。在此期间，一方面半导体制冷材料的优值系数提高，另一方面拓宽其应用领域。中国科学院半导体研究所投入了大量的人力和物力，获得了半导体制冷片，因而才有了现在的半导体制冷片的生产及其两次产品的开发和应用。

制冷片的技术应用

半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：

1、不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。

2、半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

3、半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。

4、半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。

5、半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。

6、半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

7、半导体制冷片的温差范围，从正温到负温度都可以实现。

通过以上分析，半导体温差电片件应用范围有：制冷、加热、发电，制冷和加热应用比较普遍，有以下几个方面：

1、军事方面：导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导行系统。

2、医疗方面;冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。

3、实验室装置方面：冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片。

4、专用装置方面：石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等。

5、日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱等。此外，还有其它方面的应用，这里就不一一提了。

半导体制冷片的散热方式

半导体制冷片件的散热是一门专业技术，也是半导体制冷片件能否长期运行的基础。良好的散热才能获得最低冷端温度的先决条件。以下就是半导体制冷片的几种散热方式：

1、自然散热。

采用导热较好的材料，紫铜铝材料做成各种散热片，在静止的空气中自由的散发热量，使用方便，缺点是体积太大。

2、充液散热。

用较好的散热材料做成水箱，用通液体或通水的方法降温。缺点是用水不方便，浪废太大，优点是体积小，散热效果最好。

3、强迫风冷散热。

工作气氛为流动空气，散热片所用的材料和自然散热片相同，使用方便，体积比自然冷却的小，缺点是增加一个风机出现噪音。

4、真空潜热散热。

最常用的就是“热管”散热片，它是利用蒸发潜热快速传递热容量。

⑺ 半导体制冷片

半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。

⑻ 什么是半导体制冷

导语：半导体这个东西对于大家来说肯能是比较陌生的，因为半导体是一种科研上用的东西，在我们日常生活中是比较少见的。我们日常生活中见到的主要是一些半导体制作的产品，比如说我们常用的半导体收音机以及半导体制作的其他的一些产品。最近几年来，随着科技的发展，人们又将半导体用于了制冷技术。那么到底什么是半导体呢?半导体制冷技术究竟是什么样的呢,它的工作原理是什么样的呢?今天小编就来给大家简单的介绍一下什么是半导体以及什么是半导体制冷技术。

什么是半导体：

要想很好的了解什么是半导体制冷技术，首先就必须要明确半导体的概念，也就是要知道什么是半导体以及和半导体相关的一些信息。半导体中的导指的就是是否导电的意思。半导体指的就是在平常的温度下，在导体和绝缘体之间的材料。半导体既不是导体又是绝缘体，而是介于二者之间的一种神奇的材料。半导体的最大的优点就是它的导电性可以受到人们的控制，人们只要改变温度就可以改变半导体的导电性，这就是人们青睐半导体的原因之一。

半导体制冷：

半导体因为它的独特的优点，所以它的作用是非常大的，而且它的用途非常广泛。半导体用于制冷就是近几年来人们开发利用半导体的一个很好的例子。半导体材料在最近几年里呈现出了迅速发展的趋势，所以各国科研部门都在加大对于半导体制冷技术的研究。半导体制冷其实是一种热电制冷，因为热电器本来就是一种半导体，所以人们把它叫做半导体制冷器。半导体制冷器的制冷效果是非常好的，所以一直是人们青睐的对象。

半导体制冷的应用：

既然半导体制冷器有这么好的效果，这么多的优点，那么半导体制冷技术都会应用到那些领域呢?接下来小编介绍一下。一般来说半导体的应用领域主要有农业领域、医疗领域以及日常生活等方面。农业方面主要是用来给温室大棚控制温度;医疗方面主要是用来研究一些新的技术;日常主要是用来给家用电器降温。

以上就是小编今天为大家介绍的关于半导体以及半导体制冷的一些介绍。如果大家对半导体制冷感兴趣的话，可以了解一下具体的内容。

⑼ 半导体制冷片 中的N/P型半导体材料是什么 能自制吗

常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3，N型是Bi2Te3—Bi2Se3。