熱電致冷器3.0A 15.4V

半導體致冷器 TE

 
 
 
商品敘述
 
 

半導體致冷器（TE）也叫熱電致冷器，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。半導體致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致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，以下的圖就是一個單片的致冷器，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。

半導體致冷器的工作原理是：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，以下三點是熱電致冷的溫差電效應。


●塞貝克效應（SEEBECK EFFECT）
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（塞貝克係數）△T 為接點之間的溫差


●珀爾帖效應（PELTIER EFFECT）
一八三四年法國人珀爾帖發現了與塞貝克效應的逆效應，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。 Q?=?.I ?=aTc式中：Qπ 為放熱或吸熱功率π 為比例係數，稱為珀爾帖係數I 為工作電流a 為溫差電動勢率Tc 為冷接點溫度


●湯姆遜效應 （THOMSON EFFECT）
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 為湯姆遜係數，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致冷效果，這是最早的也是最重要的熱電半導體材料，至今還是溫差致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致冷材料的優值係數，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致冷器件。
中國在半導體致冷技術開始於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致冷器技術發展的一個臺階。在此期間，一方面半導體致冷材料的優值係數提高，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，獲得了半導體致冷器，因而才有了現在的半導體致冷器的生產及其兩次產品的開發和應用。

 
 
 
TE 應用
 
 

半導體致冷器作為特種冷源，在技術應用上具有以下的優點和特點：
●不需要任何致冷劑，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器件，工作時沒有震動、噪音、壽命長，安裝容易。
●半導體致冷器具有兩種功能，既能致冷，又能加熱，致冷效率一般不高，但致熱效率很高，永遠大於1。因此使用一個器件就可以代替分立的加熱系統和致冷系統。
●半導體致冷器是電流換能型器件，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、電腦控制，便於組成自動控制系統。
●半導體致冷器熱慣性非常小，致冷致熱時間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，致冷器就能達到最大溫差。
●半導體致冷器的反向使用就是溫差發電，半導體致冷器一般適用于中低溫區發電。
●半導體致冷器的單個致冷元件對的功率很小，但組合成電堆，用同類型的電堆串、並聯的方法組合成致冷系統的話，功率就可以做的很大，因此致冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的範圍。
●半導體致冷器的溫差範圍，從正溫90℃到負溫度130℃都可以實現。通過以上分析，半導體溫差電器件應用範圍有：致冷、加熱、發電，致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、白內障摘除器、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、高低溫實驗儀器。
(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。

半導體致冷器的工作原理是：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，以下三點是熱電致冷的溫差電效應。


●塞貝克效應（SEEBECK EFFECT）
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（塞貝克係數）△T 為接點之間的溫差


●珀爾帖效應（PELTIER EFFECT）
一八三四年法國人珀爾帖發現了與塞貝克效應的逆效應，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。 Q?=?.I ?=aTc式中：Qπ 為放熱或吸熱功率π 為比例係數，稱為珀爾帖係數I 為工作電流a 為溫差電動勢率Tc 為冷接點溫度


●湯姆遜效應 （THOMSON EFFECT）
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 為湯姆遜係數，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致冷效果，這是最早的也是最重要的熱電半導體材料，至今還是溫差致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致冷材料的優值係數，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致冷器件。
中國在半導體致冷技術開始於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致冷器技術發展的一個臺階。在此期間，一方面半導體致冷材料的優值係數提高，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，獲得了半導體致冷器，因而才有了現在的半導體致冷器的生產及其兩次產品的開發和應用。

 
 
 
TE 性能
 
 

在應用致冷器前，要進一步的瞭解它的性能，實際上致冷器的冷端從周圍吸收的熱Q? 外，還有兩個，一個是焦耳熱Qj；另一個是傳導熱Qk。電流從元件內部通過就產生焦耳熱，焦耳熱的一半傳到冷端，另一半傳到熱端，傳導熱從熱端傳到冷端。
產冷量Qc=Qπ-Qj-Qk=（2p-2n）.Tc.I-1/2j2R-K（Th-Tc）式中，R 表示一對電偶的總電阻，K 是總熱導。
 
 
熱端散掉的熱Qh=Qπ+Qj-Qk=（2p-2n）.Th.I+1/2I2R-K（Th-Tc）
 
 
從上面兩公式中可以看出，輸入的電功率恰好就是熱端散掉的熱與冷端吸收的熱之差，這就是「熱泵」的一種：Qh-Qc=I2R=P由上式得出一個電偶在熱端放出的熱量Qh 等於輸入電功率與冷端產冷量之和，相反得出冷端產冷量Qc 等於熱端放出的熱量與輸入電功率之差。Qh=P+Qc，Qc=Qh-P。

 
 
 
TE 型號規格參數