半導(dǎo)體制冷技術(shù)培訓(xùn)資料

1、半導(dǎo)體制冷簡介一、半導(dǎo)體致冷原理半導(dǎo)體致冷又稱為溫差電致冷或熱電致冷。具有熱電能量轉(zhuǎn)換特性的材 料，在通過直流電時(shí)有致冷功能，因此而得名熱電致冷。總的熱電效應(yīng)由同時(shí)發(fā)生的五種不同的效應(yīng)組成，它們是：賽貝克效應(yīng)、珀?duì)柼?yīng)、湯姆遜效應(yīng)、焦耳效應(yīng)和富里葉效應(yīng)。1. 賽貝克效應(yīng)在兩種不同導(dǎo)體構(gòu)成的回路中，如果兩個(gè)接頭出的溫度不同，回路中有 電動勢存在，這種電動勢就稱為賽貝克電動勢或溫差電動勢（圖一）。圖一 賽貝克效應(yīng)示意圖圖中 U是溫差電動勢，它的大小與兩結(jié)點(diǎn)間的溫差成正比，比例常數(shù) 為賽貝克系數(shù)（也稱為溫差電動勢率），其值為a ab = U/ T式中T為兩結(jié)點(diǎn)間的溫差每種材料都有固定的賽貝克系數(shù)，

2、若用a a和a b表示這兩種材料的賽貝 克系數(shù)，那么由這兩種材料所制成的熱電偶的賽貝克系數(shù)為：a ab =| b|2. 珀?duì)柼?yīng)：當(dāng)直流電流通過由不同導(dǎo)體連接形成的回路時(shí)，在結(jié)點(diǎn)會產(chǎn)生吸熱或放 熱的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為珀?duì)柼?yīng)。因?yàn)榘雽?dǎo)體的珀?duì)柼?yīng)比金屬更為強(qiáng)烈，所以用半導(dǎo)體制作的組件可 以達(dá)到較好的致冷效果（圖二）。吸熱川電流力血Q 0N© 9P電流方向放熱4放熱圖二半導(dǎo)體致冷示意圖N型元件的載流子是電子，P型元件的載流子是空穴。當(dāng)溫差電偶的 N 型元件接入直流電正極，P型元件接入負(fù)極時(shí)，N型元件中的電子在電場作用 下向下移動，在下端與電源的正電荷聚合，聚合時(shí)放熱，同樣P型元

3、件中的 空穴在電場作用下向下移動，在下端與電源的負(fù)電荷聚合，聚合時(shí)放熱；同 時(shí)，電子與空穴在上端分離，分離時(shí)吸收熱量。當(dāng)改變電流的方向時(shí)，吸熱 端會變?yōu)榉艧岫?，放熱端會變?yōu)槲鼰岫恕?. 湯姆遜效應(yīng)：當(dāng)電流通過有溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，則在導(dǎo)體和周圍環(huán)境之間進(jìn)行能量交 換（圖三）。這種效應(yīng)只涉及一種材料。低溫端豈電流高溫端吸熱低溫端電流>高溫端放熱圖三湯姆遜效應(yīng)示意圖4. 焦耳效應(yīng):單位時(shí)間內(nèi)電流通過導(dǎo)體的產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體的電阻和電流的平方的 乘積。Q=R< I25. 富里葉效應(yīng)：單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過均勻介質(zhì)沿某一方向傳導(dǎo)的熱量與垂直這個(gè)方向的面積 和該方向溫度梯度的乘積成正比。Q=SXA T

4、二、半導(dǎo)體致冷組件的結(jié)構(gòu)和性能1. 半導(dǎo)體致冷組件的結(jié)構(gòu)我們知道半導(dǎo)體按導(dǎo)電類型分 N型材料和P型材料，將N型元件和P型 元件大規(guī)模串聯(lián)成回路，使每個(gè)元件相連接的都是不同導(dǎo)電類型的元件，這 樣就形成了半導(dǎo)體致冷組件（圖四）。陶瓷片導(dǎo)流片N型元件口”=2 /1./X f*It1I卩割元件rm rmrm on rm tettjetd rm cm cm rm crn rm rm rm HTinTirrnrrnrrn rm rm rm m rmrmrmrrn rm nji rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm

5、 LI LI LI LI l I rm u l 11L I LI LI LI LI rm rm rm rm rmrmrmrm r( n Pi n nn r*( n r*il 鬥 in n n n rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rm rmrmnnrm rmrmrm pnrmrmrmrnp rm it n ryh 口 qn ri亦元件鄉(xiāng)廠飛、世元朿圖四半導(dǎo)體致冷組件示意圖從上圖可以看出，致冷組件的上下面是陶瓷片，它的主要成分是95%氧化鋁。它起電絕緣、導(dǎo)熱和支撐作用。

6、在它的表面燒結(jié)有金屬化圖形。與陶瓷片連接的是導(dǎo)流片，它的成分是無氧銅。它起導(dǎo)電和導(dǎo)熱作用。 通過錫焊接在陶瓷片的金屬化圖形上。上下導(dǎo)流片之間是半導(dǎo)體致冷元件，它的主要成分是碲化鉍。它是致冷 組件的主功能部件，分N型元件和P型元件，通過錫焊接在導(dǎo)流片上。2. 致冷材料的電參數(shù)致冷材料的主要電參數(shù)是：a （溫差電動勢率）；一般在200pv/C左右c（電導(dǎo)率）；一般在1000Q ?cm1左右K （熱導(dǎo)率）；一般在17w/mk左右其綜合參數(shù)優(yōu)值系數(shù)Z = a 2Xc /K影響致冷材料優(yōu)值的是：材料的純度；材料配比的合理性；工藝的有效控制。3. 半導(dǎo)體致冷組件最高使用電壓和最大溫差電流常溫下每對半導(dǎo)體致

7、冷元件最高所允許施加的是0.12V。每種致冷組件最高所允許施加的電壓是：元件對數(shù)X 0.12。每片致冷組件的最大溫差電流可 以粗略的計(jì)算為：元件對數(shù)X 0.12 X 0.77/R。有人也許要問為什么我們所用 的電壓和電流要比計(jì)算的低呢？這要從半導(dǎo)體致冷的特性曲線（圖五）看，以 TEC1-12705為例TEC1-12705Qc vs I圖中縱坐標(biāo)是產(chǎn)冷功率，橫坐標(biāo)是工作電流，Th是熱面溫度從圖中看出：半導(dǎo)體致冷組件的工作電流和產(chǎn)冷功率的關(guān)系呈拋物線形狀。電流達(dá)到最大溫差電流時(shí)和略低的電流時(shí)(比如電流從5A降到4A)的產(chǎn)冷功率相差不大，但是輸入的電功率相差卻很大。三.半導(dǎo)體致冷組件的工藝過程1.

8、主要工藝流程稱量f 熔煉-f 拉晶 f 切片測 一噴涂電鍍一切粒分選 鍍片f上導(dǎo)流片點(diǎn)錫擺模一合模一研磨一 焊線一 檢測其中：拉晶和合模是關(guān)鍵工序、噴涂電鍍是特殊 工序2. 主要工藝簡介(1) 稱量：投入材料碲、鉍、銻、硒等半導(dǎo)體 材料，按照工藝配比將以上材料裝入玻璃管中。(2) 熔煉：原材料裝入玻璃管中抽真空后在 600C 的搖擺爐中熔煉，半導(dǎo)體材料在搖擺爐中熔化反應(yīng)，同 時(shí)爐體擺動，使材料混合反應(yīng)充分，材料取出自然冷卻 后形成一碲化鉍為主的多晶體。(3) 拉晶：熔煉后的晶體的排序是雜亂無章的， 使用局部熔化的工藝使晶體按照豎直的方向排列，晶體 的優(yōu)值達(dá)到最佳狀態(tài)。拉晶是關(guān)鍵工序，影響晶體參

9、數(shù)的主要因素是溫度 和速度：在速度的控制上采用變頻調(diào)速，其速度非常穩(wěn)定;對爐溫的控制采用PID智能控溫表控制，在 800r的高溫仍能控制在土2C.(4) 測量：經(jīng)過拉晶后的晶體(晶棒)由于工藝特點(diǎn)，晶棒的兩端參數(shù)較低，須經(jīng)測量切去參數(shù)不符合要求的部分。參數(shù)要求為：溫差電動勢率在190230范圍 內(nèi)； 電導(dǎo)率在9001150范圍內(nèi)。(5) 噴涂電鍍：半導(dǎo)體元件需要焊接成串聯(lián) 電路才能產(chǎn)生大的冷量，而半導(dǎo)體材料是不容易焊錫的。在致冷材料表面噴涂鎳再電鍍鎳錫，噴涂的鎳層與半導(dǎo)體致冷材料 結(jié)合力很強(qiáng)，電鍍的鎳錫層與噴涂的結(jié)合力也很強(qiáng)，電鍍的鎳錫層有極易焊 錫，這樣保證了焊接的可靠性；噴涂電鍍是特殊工序

10、，噴涂的首片厚度和拉 力的測量。(6) 切粒：把電鍍后的晶片切割成設(shè)計(jì)的長方體，允許偏差土0.03mm(7) 分選：將不符合規(guī)定要求的元件挑出。(8) 鍍片：在電子陶瓷的金屬化圖形上熱浸鍍錫。(9)上導(dǎo)流片：將導(dǎo)流片焊接在陶瓷板的金屬化圖形上。(10)點(diǎn)錫：在導(dǎo)流片上均勻圖上錫(11)擺模：將元件裝入模具中，使每個(gè) N型元13件四周是P型元件，同時(shí)每個(gè)P型元件都是N型元件(12) 合模：合模是致冷組件生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，其目的是使致冷元件焊 接成串聯(lián)電路。工藝過程：將點(diǎn)好錫的瓷板蓋在裝有致冷元件的 模具上，瓷板上導(dǎo)流片與元件對齊，放在專用的直升 焊機(jī)中，待直升焊機(jī)的加熱板升溫至 300 320 C

11、 ， 轉(zhuǎn)動直升焊機(jī)的手輪，使元件、瓷板上升與加熱板貼 緊，這時(shí)瓷板上的焊料開始熔化，元件焊接在瓷板上， 用降溫錘給加熱板降溫，冷卻后，取下元件和瓷板。工藝控制的關(guān)鍵點(diǎn)：溫度控制:采用智能溫控表PID控制，使溫度控制在設(shè)定值的土 5 C內(nèi)。工藝的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：阻值的離散率土 5 %以內(nèi)。(13) 研磨：致冷元件與陶瓷板焊接在一起后形成半導(dǎo)體致冷組件，組 件經(jīng)過研磨使其平整度達(dá)到要求。(14) 焊線：在組件的兩端焊接引線。(15) 檢測：使用電腦測試儀測量組件的溫差，使 用LCR電橋測量組件的阻值。溫差在67E以上，阻值在規(guī)定值的土 5 %以內(nèi)。四、產(chǎn)品質(zhì)量的保證和控制1、供應(yīng)商的選擇：先確定供應(yīng)商的

12、范圍，統(tǒng)計(jì)能夠提供所需產(chǎn)品的廠家，從其中挑選信譽(yù) 好的、質(zhì)量穩(wěn)定的廠家作為候選供應(yīng)商，要求供應(yīng)商提供樣品進(jìn)行檢測、試 驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)、試驗(yàn)合格的，提供小批量試投入生產(chǎn)（能夠生產(chǎn) 5000至 10000 片致冷組件的材料），小批量生產(chǎn)合格后， 進(jìn)行批量生產(chǎn)（10 萬片至 20 萬片）， 經(jīng)批量生產(chǎn)無質(zhì)量問題， 該公司可列入 合格供應(yīng)商名單（關(guān)鍵的材料須進(jìn) 行現(xiàn)場質(zhì)量體系審核） 。2、供應(yīng)商的復(fù)評：每年對供應(yīng)商進(jìn)行復(fù)評， 復(fù)評內(nèi)容為一年內(nèi)供應(yīng)商提供產(chǎn)品的質(zhì)量情況、 年產(chǎn)量、供貨是否及時(shí)， 供應(yīng)商的質(zhì)量保證體系情況， 必要時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場審核。3、材料的采購：材料須從合格供應(yīng)商名單的公司采購， 75%的材料從

13、年產(chǎn)量大，質(zhì)量 好、穩(wěn)定，供貨及時(shí)，價(jià)格合理的供應(yīng)商采購，其余 25%的材料從質(zhì)量穩(wěn)定， 供貨及時(shí)的供應(yīng)商采購。4、進(jìn)貨產(chǎn)品的檢驗(yàn)：檢驗(yàn)部根據(jù)不同的進(jìn)貨產(chǎn)品依據(jù)公司的檢驗(yàn)文件進(jìn)行檢驗(yàn)和試驗(yàn)，檢驗(yàn) 合格后檢驗(yàn)員在檢驗(yàn)報(bào)告上填寫檢驗(yàn)數(shù)據(jù)并注明合格，庫管員檢定檢 驗(yàn)報(bào)告的合格標(biāo)記辦理入庫手續(xù)。如果檢驗(yàn)不合格，檢驗(yàn)員在檢驗(yàn)報(bào)告 上填寫檢驗(yàn)數(shù)據(jù)并注明不合格，庫管員將相應(yīng)的采購品隔離，并用醒目的紅 色注明不合格。不合格品進(jìn)行退貨或換貨處理。影響成本的因素影響成本的因素主要有以下四個(gè)方面：材料的純度：半導(dǎo)體致冷組件使用的半導(dǎo)體材料都應(yīng)是 99.99 以上， 不同純度的材料價(jià)格相差很多，材料純度不足會影響致冷

14、組件的溫差、產(chǎn)冷 量等電參數(shù)；工藝的選用：我公司采用噴涂技術(shù)，此技術(shù)提高組件的可靠性，但是每片組件增加0.60.7元人民幣的成本；晶棒的出材率：前文說到由于工藝本身的特點(diǎn)晶棒的兩端參數(shù)偏低，按 照我公司的參數(shù)指標(biāo)溫差電動勢率在 190230 范圍內(nèi)； 電導(dǎo)率在 9001150 范圍內(nèi)。其余超出范圍的部分必須切除，切除部分約占總重量的15 20， 如果上述兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)定的過寬，晶棒的使用率就會提高，成本降低，但是 所生產(chǎn)的致冷組件的溫差、產(chǎn)冷量、阻值的離散率會受到影響。元件尺寸：我公司生產(chǎn)的元件的截面積是傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，有些公司生 產(chǎn)的元件截面積小，高度短，這樣焊接面積相應(yīng)的減小，造成可靠性降低

15、， 溫差、產(chǎn)冷量等電參數(shù)也會降低。半導(dǎo)體制冷片作為特種冷源，在技術(shù)應(yīng)用上具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn) ：1、不需要任何制冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件，不會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動部件是一種固體片件，工作時(shí)沒有震動、噪音、壽 命長，安裝容易。2、半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能，既能制冷，又能加熱，制冷效率一般 不高，但制熱效率很高，永遠(yuǎn)大于 1。因此使用一個(gè)片件就可以代替分立的 加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。3、半導(dǎo)體制冷片是電流換能型片件，通過輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高 精度的溫度控制，再加上溫度檢測和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì) 算機(jī)控制，便于組成自動控制系統(tǒng)。4、半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)

16、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，制冷片就能達(dá)到最大溫差。5、半導(dǎo)體制冷片的反向使用就是溫差發(fā)電，半導(dǎo)體制冷片一般適用于 中低溫區(qū)發(fā)電。6、半導(dǎo)體制冷片的單個(gè)制冷元件對的功率很小，但組合成電堆，用同 類型的電堆串、并聯(lián)的方法組合成制冷系統(tǒng)的話，功率就可以做的很大，因 此制冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的范圍。7、半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍，從正溫90C到負(fù)溫度130C都可以實(shí)現(xiàn)通過以上分析，半導(dǎo)體溫差電片件應(yīng)用范圍有：制冷、加熱、發(fā)電；特 別在制冷和加熱應(yīng)用方面比較普遍，有以下幾個(gè)方面：1、軍事方面：導(dǎo)彈、雷達(dá)、潛艇等方面的紅外線探測、導(dǎo)行系統(tǒng)。2、醫(yī)療方面；冷力、冷合、白內(nèi)

17、障摘除片、血液分析儀等。3、實(shí)驗(yàn)室裝置方面：冷阱、冷箱、冷槽、電子低溫測試裝置、各種恒 溫、高低溫實(shí)驗(yàn)儀片。4、專用裝置方面：石油產(chǎn)品低溫測試儀、生化產(chǎn)品低溫測試儀、細(xì)菌 培養(yǎng)箱、恒溫顯影槽、電腦等。5、日常生活方面：空調(diào)、冷熱兩用箱、飲水機(jī)、車載冰箱、電子信箱 致 冷 器 性 能 計(jì) 算： 在應(yīng)用致冷器前，要進(jìn)一步的了解它的性能，實(shí)際上致冷器的冷端從周圍吸 收的熱Q外，還有兩個(gè)：一個(gè)是焦耳熱 Q;另一個(gè)是傳導(dǎo)熱Q。電流從元件 內(nèi)部通過就產(chǎn)生焦耳熱，焦耳熱的一半傳到冷端，另一半傳到熱端，傳導(dǎo)熱 從熱端傳到冷端。產(chǎn)冷量 Qc=Qn-Qj-Qk= (2p-2n) .Tc.l-1/2j2R-K (T

18、h-Tc)式中，R表示一對電偶的總電阻，K是總熱導(dǎo)。熱端散掉的熱 Qh=Qn+Qj-Qk= (2p-2n) .Th.l+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(gè)電偶在熱端放出的熱量 Qh 等于輸入電功率與冷端產(chǎn)冷 量之和，相反得出冷端產(chǎn)冷量Qc等于熱端放出的熱量與輸入電功率之差。Q h=P+QcQc=Qh-P最大致冷功率的計(jì)算方法A.1在熱端溫度Th為27°C±C, 溫差為 T=0 , l=l max時(shí).最大致冷功率 Qmax(W)

19、按公式(1)計(jì)算：Qmax=0.07NI(1) 式中： N - 器件對數(shù), l - 器件的最大溫差電流( A) .A.2 若熱面溫度為340C時(shí)，最大致冷功率 Qmax (W應(yīng)按公式(2)加以 修正。Qcmax I Th= Qcmax >1+0.0042(Th-27)式中：Qmax -熱面溫度Th=27C± 1C的最大致冷功率(W，Qmax I Th -熱面溫度Th -340 C時(shí)的實(shí)測溫度下的最大致冷功率(W致冷器 - 應(yīng)用選擇半導(dǎo)體致冷應(yīng)用產(chǎn)品的心臟部分是半導(dǎo)體致冷器，根據(jù)半導(dǎo)體溫差電堆的特 點(diǎn)，弱點(diǎn)及應(yīng)用范圍，選用電堆時(shí)首先應(yīng)確定以下幾個(gè)問題：1、確定電堆的工作狀態(tài)。 根

20、據(jù)工作電流的方向和大小， 就可以決定電堆的 致冷，加熱和恒溫性能，盡管最常用的是致冷方式，但也不應(yīng)忽視它的致熱 和恒溫性能。2、確定致冷時(shí)熱端實(shí)際溫度。 因?yàn)殡姸咽菧夭钇骷?要達(dá)到最佳的致冷效 果，電堆須安裝在一個(gè)良好的散熱器上，根據(jù)散熱條件的好壞，決定致冷時(shí) 電堆熱端的實(shí)際溫度，要注意，由于溫度梯度的影響，電堆熱端實(shí)際溫度總 是要比散熱器表面溫度高，通常少則零點(diǎn)幾度，多則高幾度、十幾度。同樣， 除了熱端存在散熱梯度以外，被冷卻的空間與電堆冷端之間也存在溫度梯 度。3、確定電堆的工作環(huán)境和氣氛。這包括是工作在真空狀況還是在普通大氣， 干燥氮?dú)?，靜止或流動空氣及周圍的環(huán)境溫度，由此來考慮保溫（

21、絕熱）措 施，并決定漏熱的影響。4、確定電堆工作對象及熱負(fù)載的大小。 除了受熱端溫 度影響以外， 電堆所 能達(dá)到的最低溫度或最大溫差是在空載和絕熱兩個(gè)條件下確定的，實(shí)際上工 作的，電堆既不可能真正絕熱，也必須有熱負(fù)載，否則無意義。5、確定致冷器的級數(shù)。 電堆級數(shù)的選定必須滿足實(shí)際溫差的要求， 即電堆標(biāo) 稱的溫差必須高于實(shí)際要求的溫差， 否則達(dá)不到要求， 但是級數(shù)也不能太多， 因電堆的價(jià)格隨著級數(shù)的增加而大大提高。6、電堆的規(guī)格。選定電堆的級數(shù)以后，就可以選定電堆的規(guī)格，特別是電堆 的工作電流。因?yàn)橥瑫r(shí)能滿足溫差及產(chǎn)冷的電堆有好幾種，但是由于工作條 件不同，通常選用工作電流最小的電堆，因?yàn)檫@時(shí)配

22、套電源費(fèi)用較小，然而 電堆的總功率是決定因素， 同樣的輸入電功率減少工作電流就得增加電壓 （每 對元件 0.1v ），因而元件對數(shù)就得增加。7、確定電堆的數(shù)量。這是根據(jù)能滿足溫差要求的電堆產(chǎn)冷總功率來決定的， 它必須保證在工作溫度時(shí)電堆產(chǎn)冷量的總和大于工作對象熱負(fù)載的總功率， 否則無法達(dá)到要求。電堆的熱慣性非常小，空載下不大于一分鐘，但是由于 負(fù)載的慣性 （主要是由于負(fù)載的熱容量造成的） ，因此實(shí)際要達(dá)到設(shè)定溫度時(shí) 的工作速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一分鐘，多時(shí)達(dá)幾小時(shí)。如工作速度要求愈大，電堆 的數(shù)量也就愈多，熱負(fù)載的總功率是由總熱容量加上漏熱量（溫度愈低、漏 熱量愈大）。上述七個(gè)方面是選用電堆時(shí)考慮的一

23、般原則，根據(jù)上述原用戶首先應(yīng)根據(jù)需 要提出要求來選擇致冷器件。一般的要求： 、給定使用的環(huán)境溫度Th C 、被冷卻的空間或物體達(dá)到的低溫度 Tc C 、已知熱負(fù)載Q （熱功率Q 、漏熱Q） W已知Th、Tc和Q,再根據(jù)溫差致冷器的特性曲線就可估算所需的電堆及電堆 數(shù)量。1、確定致冷器的型號規(guī)格2、選定型號后，查閱該型號的溫差電致冷特性曲線圖。3、 由使用環(huán)境溫度和散熱方式確定致冷器的熱端溫度Th,得出相近的Tc4、在相應(yīng)的特性曲線圖中查出冷端 Qc 的產(chǎn)冷量5、由所需的產(chǎn)冷量 Q 除以每個(gè)電堆的產(chǎn)冷量 Qc 就得到所需的電堆數(shù)量 N=Q/Qc半導(dǎo)體致冷器作為特種冷源，在技術(shù)應(yīng)用上具有以下的優(yōu)點(diǎn)

24、和特點(diǎn)：1、不需要任何致冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件，不會產(chǎn)生 回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動部件是一種固體器件，工作時(shí)沒有震動、噪音、壽命長、 安裝容易。2、半導(dǎo)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(yuǎn)大于 1。因此使用一個(gè)器件就可以代替分立的加熱系 統(tǒng)和致冷系統(tǒng)。3、半導(dǎo)體致冷器是電流換能型器件， 通過輸入電流的控制， 可實(shí)現(xiàn)高精度 的溫度控制，再加上溫度檢測和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī) 控制，便于組成自動控制系統(tǒng)。4、半導(dǎo)體致冷器熱慣性非常小， 致冷致熱時(shí)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(dá)到最

25、大溫差。5、半導(dǎo)體致冷器的反向使用就是溫差發(fā)電， 半導(dǎo)體致冷器一般適用于中低 溫區(qū)發(fā)電。6、半導(dǎo)體致冷器的單個(gè)致冷元件對的功率很小， 但組合成電堆， 用同類型 的電堆串、并聯(lián)的方法組合成致冷系統(tǒng)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范圍。7、半導(dǎo)體致冷器的溫差范圍，從正溫90C到負(fù)溫度130C都可以實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體致冷器件的散熱是一門專業(yè)技術(shù)，也是半導(dǎo)體致冷器件能否長期運(yùn)行 的基礎(chǔ)。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(dǎo)體致 冷器的幾種散熱方式：1、自然散熱。 采用導(dǎo)熱較好的材料，紫銅鋁材料做成各種散熱器，在靜止的空氣中自由的 散發(fā)熱量，使用方便，缺點(diǎn)是體

26、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(diǎn)是用水不方 便，浪廢太大，優(yōu)點(diǎn)是體積小，散熱效果最好。3、強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱。 工作氣氛為流動空氣，散熱器所用的材料和自然散熱器相同，使用方便，體 積比自然冷卻的小，缺點(diǎn)是增加一個(gè)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)噪音。4、真空潛熱散熱。 最常用的就是 " 熱管”散熱器，它是利用蒸發(fā)潛熱快速傳遞熱容量。半導(dǎo)體致冷器是輸入直流電源工作的，必須配備專用電源。1、直流電源。直流電源的優(yōu)點(diǎn)是可以直接使用，不需要轉(zhuǎn)換，缺點(diǎn)是電壓電 流必須適用于半導(dǎo)體致冷器，有些可以通過半導(dǎo)體致冷器的串、并聯(lián)的方式 解決。2、交流電流。 這是一個(gè)最普通的電源， 使

27、用時(shí)必須整流為直流才能供致冷器 使用。由于致冷器件是低電壓大電流器件，應(yīng)用時(shí)先降壓、整流、濾波，有 些為了方便使用還要加上溫度測量，溫度控制，電流控制等。3、由于半導(dǎo)體致冷器是直流電源供應(yīng)， 電源的波紋系數(shù)必須小于 10%，否則 對致冷效果有較大的影響。4、半導(dǎo)體致冷器的工作電壓及電流必須符合所工作器件的需要， 例如：型號 為 TEC1-12706T125 的器件，則 127 為致冷器件， PN 的電偶對數(shù)，致冷器的 工作極限電壓=電偶對數(shù)0.11, 06為允許通過最大的電流值。5、致冷器冷熱交換時(shí)的通電必須待兩端面恢復(fù)到室溫時(shí) （一般需要 5 分鐘以 上方可進(jìn)行），否則易造成致冷器的線路損壞

28、和陶瓷片的破裂。6、 半導(dǎo)體致冷器電源的電子線路都是常見通用的，在一般的電子技術(shù)參考書 中都可以查到 .致 冷 器 - 安裝方法致冷器的安裝方法一般有三種：焊接、粘合、螺栓壓縮固定。在生產(chǎn)上具體用哪一種方法安裝，要根據(jù)產(chǎn)品的要求來定，總的來說對于這三種的安裝時(shí)， 首先都要用無水酒精棉將致冷器件的兩端面擦洗干凈，儲冷板和散熱板的安 裝表面應(yīng)加工，表面平面度不大于0.03mm,并清洗干凈，以下就是三種安裝 的操作過程。1、焊接。焊接的安裝方法要求致冷器件外表面必須是金屬化，儲冷板和散熱板也必須 能夠上焊料（如：銅材的儲冷板或散熱板）安裝時(shí)先將儲冷板、散熱板、致 冷器進(jìn)行加溫，（溫度和焊料的熔點(diǎn)差不多）在各安裝表面都熔上約70 C110C之間的低溫焊料 0.1mm。然后將致冷器件的熱面和散熱板的安裝 面，致冷器件的冷面和儲冷板的安裝面平行接觸并且旋轉(zhuǎn)擠壓，確保工作面 的接觸良好后冷卻。該安裝方法較復(fù)雜，不易維修，一般應(yīng)用在較特殊的場 合。2、粘合。粘合的安裝方法是用一種具有導(dǎo)熱性能較好的粘合劑，均勻的涂在致冷器件、儲冷板、散熱板的安裝面上。粘合劑的厚度在0.03mm，將致冷器的冷熱面和 儲冷板、散熱板的安裝面平行的擠壓，并且輕輕的來回旋轉(zhuǎn)確保各接觸面的 良好接觸，通風(fēng)放置24小時(shí)自然固化。該安裝方法一般應(yīng)用在想永久的把致 冷器固定在散熱板或儲冷板的地方。3、螺柱壓縮固定。螺柱壓縮