半导体冰箱 制冷器_冰箱的半导体制冷

半导体冰箱 制冷器_冰箱的半导体制冷

       大家好，今天我来和大家聊一聊关于半导体冰箱 制冷器的问题。在接下来的内容中，我会将我所了解的信息进行归纳整理，并与大家分享，让我们一起来看看吧。

1.半导体制冷原理

2.车载冰箱半导体制冷原理

3.半导体冰箱维修方法有哪些？半导体冰箱的优缺点介绍

半导体制冷原理

       半导体制冷原理

       半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。

半导体制冷器特点

       半导体制冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节。但它的制冷系数较小，电耗量相对较大，故它主要用于耗冷量小和占地空间小的场合，如电子设备和无线电通信设备中某些元件的冷却。

       有的也用于家用冰箱，但不经济。半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。

车载冰箱半导体制冷原理

       一、半导体制冷冰箱缺点有哪些

       1、半导体冰箱制作成本较高，而且不利于大规模推广。

       2、冰箱容积小，不超过100升。

       3、制冷片必须使用散热设备，增加了半导体冰箱成本。

       4、半导体制冷冰箱环境温度低于20度时不能制冰。

二、半导体制冷冰箱优点有哪些

       1、无机械部件，无磨损，无噪音。

       2、比较环保，不用制冷剂制冷。

       3、效率高，耗电量低。

       4、由于使用制冷片制冷，因此可以做到任意大小，甚至有usb接口供电。

三、半导体冰箱工作原理

       半导体冰箱是通过一块长宽4厘米、0.4厘米厚的半导体芯片，进行高效环形双层热管散热及传导技术实现制冷，这块芯片也称为世界最小压缩机，是物理制冷科技。半导体冰箱不用制冷物质，能够彻底解决介质污染和机械振动的噪音。

半导体冰箱维修方法有哪些？半导体冰箱的优缺点介绍

       车载小冰箱的半导体制冷原理 半导体制冷技术 材料是当今世界的三大支柱产业之一，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，尤其是近几十年来随着人类科学技术的进步，材料的发展更是日新月异，新材料层出不穷，其中半导体制冷材料就是其中的一个新兴的热门材料，其实半导体制冷技术早在十九世纪三十年代就已经出现了，但其性能一直不尽如人意，一直到了二十世纪五十年代随着半导体材料的迅猛发展，热点制冷器才逐渐从实验室走向工程实践，在国防、工业、农业、医疗和日常生活等领域获得应用，大到可以做核潜艇的空调，小到可以用来冷却红外线探测器的探头，因此通常又把热电制冷器称为半导体制冷器。 半导体制冷器件大致可以分为四类： （1）用于冷却某一对象或者对某个特定对象进行散热，这种情况大量出现在电子工业领域中； （2）用于恒温，小到对个别电子器件维持恒温 ，大到如制造恒温槽，空调器等; (3)制造成套仪器设备，如环境实验箱，小型冰箱，各种热物性测试仪器等; (4)民用产品，冷藏烘烤两用箱，冷暖风机等。 半导体制冷的应用： （1）在高技术领域和军事领域 对红外探测器，激光器和光电倍增管等光电器件的制冷。比如，德国Micropelt公司的半导体制冷器体积非常小，只有1个平方毫米，可以和激光器一起使用TO封装。 （2）在农业领域的应用 温室里面过高或过低的温度，都将导致秧苗坏死，尤其部分名贵植物对环境更加敏感，迫切需要将适宜的温度检测及控制系统应用于现代农业。 （3）在医疗领域中的应用 半导体温控系统在医学上的应用更为广泛。如：用于蛋白质功能研究、基因扩增的高档PCR仪、电泳仪及一些智能精确温控的恒温仪培养箱等；用于开发具有特殊温度平台的扫描探针显微镜等。 半导体制冷的优点 半导体制冷器的尺寸小，可以制成体积不到1cm小的制冷器；重量轻，微型制冷器往往能够小到只有几克或几十克。无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境，制冷参数不受空间方向以及重力影响，在大的机械过载条件下，能够正常地工作;通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率；通过切换电流方向，可是制冷器从制冷状态转变为制热工作状态；作用速度快，使用寿命长，且易于控制。 半导体制冷器件的工作原理 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=Iπab πab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。 半导体制冷材料的发展 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。下面将分别减少这几种热电性能较好的半导体制冷材料。 二元Bi2Te3－Sb2Te3和Bi2Te3－Bi2Se3固溶体 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。 三元Bi2Te3－Sb2Te3－Sb2Se3固溶体 Bi2Te3 和Sb2Te3是菱形晶体结构，Sb2Se3是斜方晶体结构，在除去大Sb2Se3浓度外的较宽组份范围内，他们可以形成三元固溶体。无掺杂时，此固溶体呈现P型导电特性，通过合适的掺杂，也可以转变为N型导电特性。在二元固溶体上添加Sb2Se3有两个优点：首先是提高了固溶体材料的禁带宽度。其次是可以进一步降低晶格热导率，因此Sb2Se3不论是晶体结构还是还是平均原子量，都与Bi2Te3 和Sb2Te3相差很大。当三元固溶体中Sb2Te3+5% Sb2Se3的总摩尔含量在55%～75%范围时，晶格热导率最低，约为0.8×10-2W/cm K，这个值要略低于二元时的最低值0.9×10-2W/cm K。 但是，添加Sb2Se3也会降低载流子的迁移率，将会降低优值系数，因此必须控制Sb2Se3的含量。 P型Ag(1-x)Cu(x)Ti Te材料 AgTi Te材料由于具有很低的热导率（k=0.3 W/cm K）,因此如能通过合适的掺杂提高其载流子迁移率μ和电导率σ，将有可能得到较高的优值系数Z。RMAyral-Marin等人通过实验研究，发现将AgTi Te和CuTi Te通过理想的配比形成固溶体，利用Cu原子替换掉部分Ag原子后，可以得到一种性能较好的P型半导体制冷材料Ag(1-x)Cu(x)Ti Te，其中x在0.3左右时，材料的热电性能最好。由此可见Ag(1-x)Cu(x)Ti Te的确是一种较好的P型半导体制冷材料。 N型Bi－Sb合金材料 无掺杂的Bi－Sb合金是目前20K到220K温度凡内优值系数最高的半导体制冷材料，其在富Bi区域内为N型，而当Sb含量超过75%时将转变为P型。在Bi的单晶体中引入Sb，没有改变晶体结构，也没有改变载流子（包括电子和空穴）浓度，但是拉大了导带和禁带之间的宽度。Sb的含量为0～5%时禁带宽度约为0eV，即导带和禁带相连，属于半金属；Sb含量在5%～40%时，禁带宽度值基本是在0.005eV左右，当Sb的含量在12%～15%时，达到最大，约为0.014eV，属于窄带本征半导体。由上文所述，禁带宽度的增加必将提高材料的温差电动势。80K到110K温度范围内，是Bi85Sb15的优值系数最高，高温时则是Bi92Te8最高。 YBaCuO超导材料 根据上面的介绍可知,在50K到200K的温度范围内,性能最好的半导体制坑材料是n型Bi(100-x)Sbx合金，其中Sb的含量在8%～15%。在100K零磁场的情况下，Bi－Sb合金的最高优值系数可达到6.0×10-3K-1，而基于Bi、Te的p型固溶体材料在100K时的优值系数却低于2.0×10-3K-1并且随着温度的下降迅速减小。因此，必须寻找一种新的p型低温热电材料，以和n型Bi－Sb合金组成半导体制冷电对。利用高Tc氧化物超导体代替p型材料，作为被动式p型电臂（称为HTSC臂，即High Tc Supercon－ducting Legs）,理论上可以提高电队的优值系数，经过实验证明也确实可行。半导体制冷电对在器件两臂满足最佳截面比时的最佳优值系数为： zmax= （1）式中的下标p和n分别对应p型材料和n型材料。由于HTSC超导材料的温差电动势率α几乎为零，但其电导率无限大，因此热导率κ和电导率δ的比值κ/δ却是无限小的，这样式（1）可以简化为： zmax(HTSC)=即由n型热电材料和HTSC臂所组成的制冷电对的优值系数，将等于n型材料的优值系数。 Mosolov A B等人分别利用以SrTiO3座基地的YBaCuO超导薄膜和复合YBaCuO－Ag超导陶瓷片作为被动式HTSC臂材料，用Bi91Sb9合金作为n型材料，制成单级半导体制冷器。实验结果表明：利用YBaCuO超导薄膜制成的制冷器，热端温度维持在85K，零磁场时可达到9.5K的最大制冷温差，加上0.07T横向磁场时能达到14.4K;利用YBaCuO－Ag超导陶瓷片制成的单击制冷器，热端温度维持在77K时，相应的最大制冷温差分别是11.4K和15.7K。从半导体制冷器最大制冷温差计算公式，可以反算出80Kzuoyou这种制冷电对的优值系数约为6.0×10-3K-1，可见这种电对组合是有着很好的应用潜力的。随着高Tc超导体材料的发展，这种制冷点队的热端温度将会逐渐提高，优值系数也将逐渐增大，比将获得跟广泛的应用。

       导语：随着人们生活质量的提高，冷冻储藏能为食品保鲜提供一定的好处。人们为了保证食品的色泽、形状、气味等，采用了快速冷冻的方法，因此为了适应人们的需求，就出现了半导体冰箱。那么半导体冰箱究竟是什么东西呢，它的工作原理是怎样的呢?有什么优缺点?如果在操作过程中出现故障，我们又改如何处理呢?下面小编给大家介绍介绍。

什么是半导体冰箱？

       半导体冰箱，作为一种与普通冰箱的制冷原理不同的产品，主要是依靠半导体电子制冷，也称温差电制冷，它通过一块40毫米见方、4毫米厚的半导体芯片来实现制冷效果。它借助高效环形双层热管散热及传导技术和自动变压变流控制技术来实现它的工作，仅仅是靠电子物理制冷，没有采用制冷工质和机械运动部件，为我们解决了介质污染和机械振动等机械制冷冰箱问题，它由箱体、控制系统和制冷装置构成，排放量小，使用寿命长，低温冷藏效果好，又能节能环保，开发推广价值较高。

       其工作原理是法国物理学家帕尔帖发现的"帕尔帖效应"，由直流电源的正负极通电后能使电源的一极变热，另一极变冷，使得它能由高向低运动，释放热量。反之，就能吸收热量，从而达到制冷效果。而制冷"的效果主要取决于热电势差。虽然纯金属的导电导热性能好，但制冷效率比不上半导体，因为半导体材料具有极高的热电势，可以用来做热电制冷器。一般地，P型半导体(Bi2Te3-Sb2Te3)和N型半导体?(Bi2Te3-Bi2Se3)制冷效果是特别好的。电子冰箱构造过程一般都简单化：首先是将P型半导体，N型半导体，以及铜板，铜导线连成一个12V直流电供电的回路，在此过程中，铜板和导线只起导电作用，然后再接通电流后，一个电极用于变冷(冰箱内部)，另一个电极用于散热(冰箱后面散热器)。

半导体冰箱的优点

       半导体冰箱的结构简单，部件少无机械传动部件，寿命长，效率高耗电量低，环保无噪音，制冷片小，维修方便

半导体冰箱的缺点

       

       冰箱容积小，一般情况下都不能超过100升，由于制冷片过小，散热慢，所以需要使用散热设备，耗电量增大，容易出现轻微噪音，制冷温度要求较低，不利于大规模推广。

半导体冰箱维修方法

       鉴于半导体冰箱的上述优缺点，半导体冰箱在出现故障时我们可以采取如下方法进行排查：

       1、?首先判断电源线插头是否接好，有没有通电，一般情况下，半导体使用冰箱的电压都是12v直流电，通电说明没问题，不通电说明是插上半导体制冷片后电路无电压输出。

       2、其次考虑半导体冰箱与环境温度问题，一般情况下我们要看制冷片是否安好，我们把半导体制冷片拿出来擦干净，然后再装好，通电两三秒钟，如果还能感觉到一面冷一面热，那就说明制冷片没有问题，否则可能是烧毁制冷片或是制冷片损坏。

       3、再次我们可以考虑是否烧保险,保险丝管内壁发黑或玻璃管炸裂等，这些很有可能是由于短路引起的，这时我们可以考虑制冷片是否出现击穿现象。

       4、最后也可能是电容的漏电引起半导体性能的改变，这时我们可以检查一下开关管、晶体管等。

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       今天关于“半导体冰箱 制冷器”的讲解就到这里了。希望大家能够更深入地了解这个主题，并从我的回答中找到需要的信息。如果您有任何问题或需要进一步的信息，请随时告诉我。