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半导体制冷片工作原理及使用
发布日期:2024-11-25 07:16     点击次数:111

致冷器件是由半导体所组成的一种冷却安装,随着近代的半导体开展才有实践的应用,也就是致冷器的创造。其工作原理是由直流电源提供电子流所需的能量,通上电源后,电子负极(-)动身,首先经过P型半导体,于此吸热量,到了N型半导体,又将热量放出,每经过一个NP模块,就有热量由一边被送到令外一边形成温差而构成冷热端。冷热端分别由两片陶瓷片所构成,冷端要接热源,也就是欲冷却之。在以往致冷器是运用在CPU的,是应用冷端面来冷却CPU,而热端面散出的热量则必需靠风扇来排出。致冷器也应用于做成车用冷/热保温箱,冷的方面能够冷饮机,热的方面能够保温热的东西。

工作原理

半导体制冷片的工作原理是基于帕尔帖原理,该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的,即应用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时,在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量,而另一个接头处则吸收热量,且帕尔帖效应所惹起的这种现象是可逆的,改动电流方向时,放热和吸热的接头也随之改动,吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比,且与两种导体的性质及热端的温度有关,即:

半导体制冷片工作原理及运用

πab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数 ,单位为[V], πab为正值时,表示吸热,反之为放热,由于吸放热是可逆的,所以πab=-πab。金属资料的帕尔帖效应比拟微小,而半导体资料则要强得多,因此得到实践应用的温差电制冷器件都是由半导体资料制成的。

1.N型半导体

在本征半导体中掺入五价杂质元素,例如磷, 亿配芯城 可构成N型半导体,也称电子型半导体。

因五价杂质原子中只要四个价电子能与四周四个半导体原子中的价电子构成共价键,而多余的一个价电子因无共价键约束而很容易构成自在电子。在N型半导体中自在电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供;空穴是少数载流子, 由热激起构成。

提供自在电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子,因而五价杂质原子也称为施主杂质。

 

半导体制冷片工作原理及运用

  2.P型半导体

在本征半导体中掺入三价杂质元素,如硼、镓、铟等构成了P型半导体,也称为空穴型半导体。

因三价杂质原子在与硅原子构成共价键时,短少一个价电子而在共价键中留下一空穴。P型半导体中空穴是多数载流子,主要由掺杂构成;电子是少数载流子,由热激起构成。空穴很容易俘获电子,使杂质原子成为负离子。三价杂质因此也称为受主杂质。

半导体制冷片工作原理及运用

3.PN结

在一块本征半导体的两侧经过扩散不同的杂质,分别构成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的分离面上构成如下物理过程:

因浓度差

多子的扩散运动®由杂质离子构成空间电荷区

空间电荷区构成构成内电场

↓ ↓

内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散

最后,多子的扩散和少子的漂移到达动态均衡。在P型半导体和N型半导体的分离面两侧,留下离子薄层,这个离子薄层构成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。

半导体制冷片工作原理及运用

PN结加正向电压时的导电状况如图所示。

外加的正向电压有一局部降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相反,削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的障碍削弱,扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流,可疏忽漂移电流的影响。而实践上电子在经过电场后势能产生变化,能量转换为各种形势的表现,而热量的吸收与分发都是其表现的一个方面。而半导体制冷片的工作原理实践上就是经过定向电流将热能定向搬运的过程。

运用阐明:  一、正确的装置、组装办法:

1、制冷片一面装置散热片,一面装置导冷系统,装置外表 平 面度 不大于 0.03mm ,要除去毛刺、污物。 

2、制冷片与散热片和导冷块接触良好,接触面 须涂有一薄层导热硅脂。 

3、固定制冷片时既要使制冷片受力平均,又要留意切勿过度,以避免瓷片压裂 。 

二、正确的运用条件:

1、运用直流电源电压不得超越 额定电压 ,电源波纹系数小于 10%。 

2、 电流不得超越组件的 额定电流 。 

3、 制冷片正在工作时不得霎时通反向 电压 (须在5分钟之后。 

4、制冷片内部不得进水。 

5、制冷片四周湿度不得超越80%。 亿配芯城(WWW.YiBEiiC.COM)隶属于深圳市新嘉盛工贸有限公司,成立于2013年并上线服务,商城平台主要特点“线上快捷交易配单+线下实体供应交货”两全其美的垂直发展理念,是国内电子元器件专业的电子商务平台+实体店企业。未来发展及模式主要以(一站式配单,平台寄售/处理闲置库存达到资源共享双赢,电子工程师交流社区,硬件开发与支持等互动服务平台)在这个高效而发展迅猛的科技互联网时代为大家提供精准的大数据资源平台。



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