【技术】解析电子半导体制冷片的工作原理和应用

时间： 2023-07-01 来源：富信科技官网

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电子半导体制冷片是一种新型的热电致冷设备，利用半导体材料的热电效应，能够将热量从一侧传递到另一侧，从而实现制冷目的，本文富信科技将详细介绍电子半导体制冷片的工作原理和应用。

图 1

工作原理

电子半导体制冷片的核心是热电堆，由n型和p型半导体材料组成，在电子半导体制冷片中，电流流过P-N结，电子和空穴被注入其中，电子和空穴的能量是当地的能带值与其位置的总和，在P型半导体，电子在较高能带内，而在N型半导体，电子在较低能带内，由于高能带与低能带之间的能量差相等，因此它们之间存在一个热力电动势，也就是Seebeck系数。

当电流流经电子半导体制冷片中的热电堆时，Seebeck系数将会产生热流，从而使电流通过热电堆的一个端口过去，另一个端口返回，这个热交换将导致一个热差，可使热在两端之间转移，当电流通过热电堆流动时，半导体材料的一端会变冷，而另一端则变热，这就是热电效应带来的直接热流效应。

在热管和制冷箱应用中，热电堆外被包裹着热隔离层，以防止外部环境的温度影响制冷效果，电子半导体制冷片的制冷效率与热电堆的材料，结构，尺寸等参数有着密切的关系，在实际应用中需进行调整。

应用

电子半导体制冷片的制冷效能较低，通常用作温差控制设备，以下是电子半导体制冷片的几种应用：

●食品储存和食品运输：使用电子半导体制冷片可以制造小型制冷箱，它们可以用于食品的储存和运输，这种小型制冷箱可以利用热电堆来制冷，而不需要传统的压缩机和冷却剂，电子半导体制冷片所需的，只是一个简单的电源。

●水冷电子设备：对于需要保持稳定温度的电子设备，如计算机服务器，数据中心等，使用电子半导体制冷片可以达到很好的冷却效果，电子半导体制冷片可以轻松地嵌入到计算机设备中，并通过连接到电源进行操作。

●密封式系统中的气体制冷：将电子半导体制冷片与密闭系统相结合，可以实现气体制冷，这种设备可以在工业环境中使用，用于制造和存储各种化学品。

●太空技术：电子半导体制冷片也在航天器的热管理中得到了广泛应用，在太空环境中，冷却和制热设备必须具有高度的稳定性和可靠性，电子半导体制冷片具有较低的质量和体积，因此在太空设备中应用广泛。

尽管电子半导体制冷片的制冷效能相对较低，但其体积小，重量轻，易于控制，工作可靠且省电等特点，为其在一些特定应用场景中提供了巨大的优势，未来，随着半导体技术的不断发展和完善，电子半导体制冷片的效能和应用范围将进一步扩大。