汽车太阳能空调的原理与构造探析.doc

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1、汽车太阳能空调的原理与构造探析　　[摘要]本文针对传统汽车空调耗油多、污染大的缺点，研究了新型节能的汽车太阳能空调的原理与构造。汽车太阳能空调主要由硅型太阳能电池、半导体制冷片、测量控制电路和散热器等器件组成。　　[关健词]汽车太阳能空调太阳能电池　　　　一、汽车太阳能空调的原理简介　　汽车太阳能空调是利用硅型太阳能电池吸收太阳光，太阳辐射能量的光谱,主要以可见光为中心,从0.3um的近紫外线到几微米的红外线。光照射在半导体中存在内电场E的位置，形成合电子－电子空穴对，在电场的作用下，导带中的光生电子聚集在右

2、侧，价带中的电子空位聚集在左侧，产生荷电载体的极化，因此半导体的两侧产生电势差，将太阳能转化为电能，通过连接半导体制冷片使其工作。在半导体制冷片中，由于接触电位差的存在，使通过接头的电子经历电位突变，当接触电位差与外电场反向时，电子反抗电场力做功eU1,2，其能量来自接头处的晶体点阵，结果使接头温度下降，并从周围环境吸收热量，达到降低周围温度的效果。太阳能空调本身是一个具有自我调节能力的系统，其转化的能量与太阳光的强度成正比，即太阳光越强，它能转换的热能也越多。　　　　二、太阳能电池简介　　硅型太阳能电池

3、工作原理与结构。太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体采用半导体硅组成。　　正电荷为硅原子，负电荷为围绕在硅原子旁边的四个电子。空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。　　同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。　　N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形这就是PN结。　　当晶片受光后，PN结中，N型半导体

4、的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。　　由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结，以增加入射光的面积。　　另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。　　将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来

5、使用，形成太阳能光电板。　　　　三、制冷部分　　1.制冷片的组成材料。半导体制冷也称热电制冷，是从20世纪50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科。它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生帕尔帖效应，通过直流电制冷的一种新型制冷方式。3　　2.散热风扇的组成材料。散热风扇所使用的散热片材料是铝合金，铝的重量非常轻，因为纯铝太达于柔软，所以都会加入少量的其他金属，铸造而成为铝合金，以获得适当的硬度，不过铝还是占了约百分之九十八左右。　　四、控制电路部分　　各元件简介：　　(1)单片

6、机－P89LPC922。P89LPC922是一款单片封装的微控制器，适合于许多要求高集成度、低成本的场合。可以满足多方面的性能要求。P89LPC922采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准80C51器件。P89LPC922集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。　　(2)SP6641B－165mA/500mA碱性DC/DC升压型稳压器。SP6641一款DC-DC升压调节器，其静态电流极低，电池转换效率很高，多用于一些电池供电的设备中，如PDA

7、、MP3播放器，及其他手持式设备，SP6641静态电流为10uA，并具有一个0.3Ω的N通道充电开关，最低启动电压为0.9V，并具有0.33A或1.0A感应电流限制模块。SP6641提供5引脚SOT-23封装。SHDN引脚上1nA电流的低电平，即可控制SP6641。　　(3)温度传感器－LM75A。①LM75A概述。LM75A是一个高速I2C接口的温度传感器，可以在-55℃～+125℃的温度范围内将温度直接转换为数字信号，并可实现0.125℃的精度。MCU可以通过I2C总线直接读取其内部寄存器中的数据，并可通过

8、I2C对4个数据寄存器进行操作，以设置成不同的工作模式。LM75A有3个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。　　LM75A可配置成不同的工作模式。它可设置成在正常工作模式下周期性地对环境温度进行监控，或进入关断模式来将器件功耗降至最低。OS输出有2种可选的工作模式：OS比较器模式和OS中断模式，OS输出可选择高电平或低电平有效。正常工作模式下，当器件上