多级半导体制冷器
设计
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【 文中主要介绍 ,半导体制冷器的基本原理及其应用， 摘要】 并对涉及 到多级制冷器的有 关公 文 式进 行 ,推 导， 章最 后得 出 ,关于 多级半 导体 制冷器 的一些 重 要结论。 热电效应 热电制冷 半导体制冷器 多级半导体制冷器 关键词: , 十 一 一 —, — ,—— , ， ， 。 , ,, , , , ,, ,,,, , ; , ; , , , ,, ,, , , , , — , , , ,, ,, , ,,, , , , ,,, ,, , , ,,, ,, , , , , ,,, ,？ , , , , , , , , ,, , , ; , , , ， , ,, , , ,， , , , ,, , ,, , , , , ,, ,, , ,,; , ,, ,, ,, , , , ， , , , ,, , : , , , ,,, , , , , , , ,, , , , , , ,, ,,; ,;,; ; ,, , , , , , ,,, , ; , , , ,, ,, , ,, , , ,, ;, , , , , , ;,, , , , ,, , , , , , , ,, ,, , ,, , , , , ;, , , ,, , ,, ,,, , ;, ,, (， , , , , , , , ;, , ,,,,, ,, ,, , , , , ,,, , , ; , ,, , ;, , ,, ; ,, ,, ,, ,, , ,,, ,;, ,, , , ,,,, , , ,,,, ,,, ,, ,, , ,, , ( , , , —,, ,,,, , ,, , ,; ,, ; , ; , , ,, , , , , ,, , ,, ,, ,, , ,, , ,, , , , ， ,, , , ; , , , , , ; ; , , ,, , , : , ,, ,;,; , ,; ， , ,, , ,, , ,,, , , ; , , , ,, ,, ， ,, —, , , , ,, , , , , ,, , , , , , ; , ;, , ,, , , 引言 , ,为相应接头上的绝对温度。 , 为正， 为负; 是 ,年 ( 半导 体 制冷 又称为热 电制冷 ， , 代 初发 展 起 ,, 傅立叶 效应 来的新制 冷技 术 ， , 它是利 用半 导 体材 料 制成 的 , 结 ( , , , (,热 一 ,睁), ,,, , () 它给它通上 额定 的直 流 电 ， 的冷 端 就 会 迅速 降温 。这 种翩冷器 和传 统 的制 冷 设备 有着 根 本 的 区别 ，没有 复 , ,热 ,狰 式 中: 为导体 的导热 率 ; 为导体 的热端 温度 ; 杂的结构 ，体积 小 ，没有 噪声不需 要 制冷 剂 ，没有 污 染， 为导体 的冷 端温度 。因此近 几年 引起 了人 们的关注 。 ( , , 焦耳效 应 随 着技术 的进 步 。 导体 制冷 器 被 广 泛 的应 用 到 半 直流 电流过 导体 时单位 时 间内产 生 的热 量等于 导 化工 、电子 、医疗 、 事等各 个领域 。 军 体 电阻和 电流平 方的乘 积 , 热 电 制 冷 原 理 , , , ,,,,，譬 ,) ( 当直 流 电通 过具 有热 电转换特 性 的导 体组 成 的 回 , , 另 在制 冷 , 结 电偶 中 ，, 结 的一 端 为冷 端 。 一 路时 具有 制冷 功能这就 是所谓 的热 电制冷 。半 导体 制 因 , 端 则为热 端， 此在 , 结 的两 端 存 在 着 温差 。 由于 即冷是 热 电制冷 的 一种 ， 直 流 电通 过 由半 导体 材 料 制 温差 的存 在， 同时 由于 电流通过 电偶 臂 时产 生焦 耳热 ， , 在 ,成 的 , 结 回路 时， , 结 的接 触面上 有热 电能量 转 热 使局 部 的温度升 高 ， 量 就 会 由热 端 向冷 端 传 播 。如 叉换 的特性 ， 由于 半 导体 材 料 是一 种 较好 的热 电能 量 , 则 果热 量在 ,
结 上 达到 了平 衡 ， 由热 端 传导 给 冷 结 转换材 料 ，在国 际上 热 电制 冷 器件 普遍 采 用 半 导 体 材 点 的热 量可 由一维 傅立 叶方程 来表示 : 因 料制成 ， 此称 为半导体 制冷 。 直 流 电通过 半 导 体 , 在 ,结 时 ， 两 结 的 接 触 面 上 , , ,, , , 热,,？ ， , ,，, , () 它 ,〕会发生 热 电效应 ， 是 由 ,种 不 同 的效应 , 组成 。 其 , 半导 体制冷器的基本
公式
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中有 珀尔 帖效应 、 傅 塞 焦耳效 应 、 立 叶效应 、 贝克 效应 、 由于热传 导及焦 耳热影 响了在冷 端 上的珀 尔 帖制 汤姆逊效应 ,种不同的效应。半导体制冷技术 主要是 冷 效应 ，因此 单个 ,,结 上的制 冷量 为 珀 尔帖效应在 制冷 技术 方面的应 用 。 , (, , 珀尔帖效 应 , , ,砖, , —,热, 寺？ ，, , 口 ,， , ( 女一口 ) , () , 式中 : , , 分 别为 ,型结 和 ,型 结 的温差 电动势 率 ， , ( 一口) 一, 口 ” , ,—,, () , , , , ,, ,, (,, 收 穑 日期 :, ,, , 修 改 橹 日期 :, ,, —, , 第 , 期 元器件 与应用 ? ? , , 设冷端 的温度 为 ,砖。定义 , , , 为 , 结 的制 冷 系 : 采用级联 方 式。根 据制冷 系数 的定义式 , 得 , : 旦 , , — , ， , 。 , , , ,, 一 一 一 拍 设 使每一 级 制 冷器 工 作 于最佳 效 率 状 态 ，组成 某 ， ，,, , 级 制冷器 的每对翩冷 元 件 电压 降为 ,，可求 得 每一 级 长 元 制 冷器元 件 电压降 、 度和 面积 比、 件对数 : : 学 : ,, , , , ，， , ,, , ,, “, , ， , , ， , 一 一 一 ～ ，墨～ 盘 ? ～ .
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