本文提出了一种新型制冷技术,半导体制冷技术,分析在半导体制冷和热电固有的原因,提出了一种基于这种新型固态冰箱的技术,最后是军事,航空和航空领域的半导体制冷技术。经展望了医学领域的应用前景。
[关键词]的应用前景制冷热电半导体用[中国图书馆的分类] T1366 [资料标识码] A [编号] 1674-4810(2011)01-0031- 02半导体制冷概述半导体制冷也称为热电制冷。有相对高的热电效应和半导体的相对高的冷却效率的半导体材料具有在DC路径中的冷却功能,并且因此被称为半导体制冷。导体冰箱是一种由半导体组成的制冷装置。出现在1960年左右,其理论基础可以追溯到19世纪。
热电效应由五个不同的效果同时:塞贝克效应,珀尔帖和Thomson表明,热和电能相互转换是直接可逆的,傅立叶焦耳效应。果是热量的不可逆转的影响。贝克发现了以下年,当两种不同的金属,或2,形成一个闭环,如果温度T1和T2是未在两种金属的关节相等时,电流会在闭环生成并温度差值E将等于E.温度差DT与两个接头和电动势的温度差α金属速率满足下述关系:E =α.DELTA.T,这是塞贝克效应。耳帖效应的珀尔帖法国物理学家在1834年发现,当施加直流电流通过两种不同的金属构成的闭环传递,有热吸收的Q密封件中的一个,而在另一个有将关节上的热释放Q.这种吸收或释放的热量称为Peltier热量,Peltier效应的示意图如图2所示。1.通电后,冷侧热量移至暖侧,冷侧温度降低,暖侧温度升高。是着名的珀耳帖效应。年来,随着半导体的发展,即半导体冰箱的发明,这种现象仅被实际应用。汤姆逊效应珀尔帖发现20年后,汤姆森发现,当通过以温度梯度DT / .DELTA.X一个导体的电流,除了产生与抗性相关的焦耳热,热量也被吸收或释放。
以看出,虽然半导体的制冷是由上述五种效应的组合产生的,但主要效果是珀耳帖效应。态冷却器的结构随着半导体材料的发展,已经开发出固态冷却器。2是固态冰箱的方框图。
导体制冷材料必须不仅具有半导体的N型和P的特性,但它也必须包含必要改变电动势,电导率和的热传导率之间的温度差的杂质半导体,使特殊半导体可用作制冷材料。前,通常在中国材料使用的三元合金基于碲化铋的固溶体,p型的Bi2Te3 Sb2Te3-和N型Bi2Te3基Bi2Se3,它使用垂直融合方法提取水晶。半导体制冷应用由于固态制冷技术具有独特的优势,在科研,军事,航空等领域具有广阔的应用前景。
学等。于空气调节器的半导体热电空调器的特征在于它不使用制冷剂,并产生噪音小,有可能改变在加热模式下的DC的冷却,它因此,有必要特殊环境中的空调,例如不允许制冷剂泄漏的潜艇和电子通信车辆。
等。温器热电半导体制冷恒温器的特征在于低容量和高的温度的控制精度,可在仪器和实验设备被应用到高的要求。如,作为用于半导体热电堆测量的半导体计,半导体恒温水浴等,温度控制的精度可以达到0.01K。
军用仓库,低噪声潜艇和不允许制冷剂泄漏的潜艇高压棚。电热泵固态制冷热泵的特点是热惯性低,工作条件转换方便。以根据热泵的操作条件使用普通的半导体空调器或半导体恒温器。考文献[1]徐德胜和半导体制冷应用[M],上海交通大学出版社,1999:181〜182。2]张华军,董晓军陶文钊等发展风冷热电空调器[J半导体学报,2001.2:56 [3]进冈山,在制冷和加热太阳能半导体[d]实验研究。京:清华大学热能工程系,2004.4(12)[出版社:李进文]"
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