直流电通过热电偶回路时产生的制冷效应称半导体制冷。半导体热电偶上下各有一个接头,电流从N型半导体流向P型半导体,由于产生电子——空穴对而导致内能的减少,温度因此下降,吸收周围环境的热量。这就是半导体热电偶的热电制冷效应,该接头称为冷端。另一个接头电流反向流动,由于电子——空穴对的复合而导致内能的增加,温度上升并向周围放热,该接头称为热端。
一、半导体制冷的工作原理
半导体制冷由热电堆、热交换器、壳体、附件和湿控系统组成。热电堆的冷端通过热交换器吸收冷却空间和物品的热量,这部分热量就是半导体制冷的制冷量。热电堆产生的热量连同制冷吸收的热量,通过热电偶被传送到热电堆的热端。在热电堆的热端,通过热交换器向冷却水或空气散热,从而将冷却间和物品的热量转移到周围环境中去。
温控系统用来调节制冷系统的工作,使冷却空间和物品保持稳定的温度。
二、半导体制冷的特点
半导体制冷采用半导体元件,不使用制冷剂,因此没有运动部件也没有磨损、振动和噪声。工作可靠并且不受重力影响,改变电流方向即可从制冷工况转换到加热工况。它主要用于电器和仪表的微型冷却或恒温装置,特别适宜于要求消除振动和噪声的工作环境、高压和水下环境以及失重或移动的环境。尽管半导体制冷效率较低,但仍在医疗技术、科学实验、宇航、海洋和国防工程等领域得到广泛的应用。
半导体制冷温度现已达到140K (-133.16℃),并能产生35. 2kW的空调制冷量。
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