半导体制冷

工作原理

　　半导体制冷的机理主要是电荷载体在不同的材料中处于不同的能量级，在外电场的作用下，电荷载体从高能级的材料向低能级的材料运动时，便会释放出多余的能量。反之，电荷载体从低能级的材料向高能级的材料运动时，需从外界吸收能量。能量在不同材料的交接面以热的形式放出或吸收。金属材料的珀尔帖效应较微弱，而半导体材料的珀尔帖效应则强得多，所以在实际工程中采用半导体制冷。

优缺点

　　优点：

　　（1）无运动部件，因而工作时无噪声，无磨损、寿命长，可靠性高。

　　（2）不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无污染。

　　（3）半导体制冷器参数不受空间方向的影响，即不受重力场影响，在航天航空领域中有广泛的应用。

　　（4）作用速度快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流大小来调节器制冷能力。也可通过切换电流的方向来改变其制冷或供暖的工作状态。

　　（5）尺寸小，重量轻，适合小容量、小尺寸的特殊的制冷环境。半导体制冷器虽有许多优点，但也有一些缺点有待克服。

　　缺点：

　　（1）在大制冷量的情况下，半导体制冷器的制冷效率比机械压缩式冷冻机低。因此，半导体制冷器只能用作小功率制冷器。

　　（2）电偶对中的电源只能使用直流电源，如果使用交流电源，就会产生焦耳热，达不到吸热降温的目的

　　（3）电偶堆元件采用高纯稀有材料，再加上工艺条件尚未十分成熟，导致元件成本比较高，目前还不能在普通制冷领域广泛使用。

应用

　　（1）在电子工业中，半导体制冷器作为低温温度稳定器，可用来提高电子元器件的性能。例如，在半导体制冷器产生的低温环境中，红外探测器性能明显提高，即响应时间缩短，灵敏度提高，响应波长展宽，背景噪音下降；光电倍增管暗电流和噪声降低；石英晶体振荡频率稳定等等。

　　（2）半导体制冷器作为一种冷源，可以代替干冰，实现无冷媒的冷源，用于测量、控制和提高工艺性能。例如，在真空扩散泵中采用冷阱，真空度可提高一个数量级。在实验室中，半导体制冷器用于样品的凝固点、浊点分析和测定时，可对任意点进行简易可靠的温度控制，减小了通常用冰、二氧化碳干冰或机械制冷所带来的麻烦。

　　（3）半导体制冷器可用于气象学中的露点温度测定、照片及x光底片定影显影、材料行业的低温物理性能实验、工业气体含水量的测定与控制等。

　　（4）在医疗和临床上，病理半导体冷冻机已得到广泛的应用。因此，手术病理报告十几分钟就可做出（常规石蜡切片一般要23天），大大提高了诊断周期，为外科医生及时确定手术方案提供了可靠的依据。在脑外颅脑降温帽、眼科白内障摘除器、半导体冷冻刀、皮肤冷冻治疗中也得到应用。用半导体制冷器可制作冷热一体箱，即将冷端做成冰箱，热端做成温箱，实现一机两用，节省能源。用半

　　导体制冷器做成的药用半导体冷藏箱，可以很好的保存血浆、疫苗、血清、药品等。

　　（5）计算机主板上的CPU正常工作时就会散发热量，多数采用小风扇降温，噪音较大。如果将小风扇改为半导体制冷器，降温效果会更好。

　　（6）半导体制冷器也使用在车辆、核潜艇、驱逐舰、深潜器、减压舱、地下建筑等特殊环境下的空调、冷藏和降湿装置。随着制冷性能的不断提高，成本逐渐降低，半导体制冷器必将得到广泛的应用。