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1.2半导体致冷器结构及工作原理简介

       在目前的热电制冷器件中最常用到的半导体热电材料是碲化铋。碲化铋的最大热电优值系数所出现的温度在室温,适合于大多数热电制冷的应用条件。工业上已经可以通过掺杂得到p型和n型碲化铋料锭。热电材料的制备方法通常是区域熔化法或者粉末压制成型法。

       由帕尔贴效应可知,通过在半导体致冷器的两端加载一个适当的直流电压,热量就会从元件的一端流到另一端。此时,制冷器的一端温度就会降低,而另一端的温度就会同时上升。值得注意的是,只要改变电流方向,就可以改变热流的方向,将热量输送到另一端。所以,在一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加热两种功能。因此,热电制冷器还可以用于精确的温度控制。另外,热电制冷器还具有发电的功能。在这个模式下,只要在制冷器上加载一个温差后,回路中便会产生电流。



       从上面的半导体结果示意图中可以知道,电偶臂材料分别采用了p型和n型碲化铋。这种布局方式下,电流在p型和n型电偶臂里上下流动的过程中,热流方向能始终保持不变,在n型材料中,热流方向与电流方向相反;在P型材料中,热流方向与电流方向相同。一个p型和一个n型电偶臂组成一对温差电偶对,大多数热电制冷器是由相同数量的n型和p型电偶臂所组成的。上图的模型是由两对p型和n型电偶臂构成的两对温差电偶对,通过合理的串联结构,可以组合成不同对数的半导体致冷器。


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