半导体制冷器_T_I曲线的曲率半径与制冷器性能的关系

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1、总一忍红外技术第卷第期△一半导体制冷器曲线的曲率半径‘与制冷器性能的关系高敏蒙昌鉴尾明物理研究所△,【提要】本文通过对半导体制冷器一关系在最佳电流处的曲率的研究发,现这种制冷器的敏感特性和输入功率都与曲线在最佳电流处的位置和曲率有关同。时曲率本身又与制冷器的设计参量面长比和材料参量比值有关这,,表明在制冷器设计时必须考虑到这两个参量的影响才能尽可能地发挥材料的潜。力和保证设计更为合理。过研究一、引言、,△一本世纪中叶苏联著名物理学家约飞等二曲线的特征人对由一对半导体沮差元件组成的制冷器进及其曲率半径〔,行了研究〕导出了在冷端负载为零情况二、一。,

2、,下制冷器两端的温差△与外加电由方程可知在理想情况下半流的关系导体制冷器的△一曲线是一个开口朝下的。一。,刀抛物线见图显而易见抛物线的最△,高点代表了制冷器可以达到的最大温差而,,。、。式中为塞贝克系数和分别为制冷对应的电流就是制冷器的最佳电流值、,,器冷热两端的沮度和分别为沮差元另外曲线的曲率反映了制冷器△一关系。。件的总电阻和总热导进一步的研究还表的变化程度即反映了制冷器两端沮差与外,二。明当外加电流达到某个最佳值,时制冷器可达到的最大温差为二。,△丁卫二,,式中叫做优值是一个综合反映材料热。,电性能的参量材料的优值越大制冷器可。,达到的温差

3、就越大从此人们对于温差电,材料研究就专注于寻找尽可能大的优值而图半导休制冷器△一曲线的曲率半径与创一对于器件的研究则一直是考虑器件处于最佳冷器退差电流长感特性示盆图。。电流值的情况对于最佳电流附,一近温差随电流的变化情况却很少有人进行本文于年月日收到总一半导休制冷器△一曲线的曲率半径与制冷器性能的关系年月,,值作为唯一衡量材料性能优劣的做法是不大时曲线的曲率半径也随之增大反之亦。,然这就表明当制冷器用于恒定制冷要求较够全面的比值应该用作为反映材料在,一高的场合时面长比月应该设计得较大一翰入功率和温差电流特性方面的一个衡量,。,参量以补充优值的不足

4、还值得一提的些这样电流的波动就不会引起制冷温度的,。,,是面长比妞的改变引起的输入功率的减明显变化相反较小的器件其温差。,随电流的变化必定较为敏感小将会以产冷量的降低或者是制冷元件。。与尺寸的增大为代价的但的改变引起△一曲雄的关系,。作类似于上一节的曲线比较但这里保的功率减小则不会导致这类矛盾,持材料的优值和设计参数不变而改、,四结论变材料的热导率与电阻率之比结果如。,,图所示图中对比曲线的选择为虚线以上的研究表明半导体制冷器的输入八,,以及‘,功率及温差一电流敏感特性与温差电材料的点划‘,。。·“,‘。线以及自身特性和器件的设计都有,。,,显而

5、易见最佳电流和曲率半径关因此对于半导体制冷器的设计当需‘一随的变化规律与随面长比的变化规要对器件的输入功率或者温差电流雄感特。,律是类似的这说明无论是器件设计参数的性有所考虑时就应该选择适当的值,,。改变还是材料参数的改变都会导致器件愉和月值才可能取得满意的结果。一入功率和温差电流敏感特性的变化从图参考文做,中的比较还可以看出即使材料的优值相,,〔〕同只要它们的热导率与电阻率之比叼不,,,,眼同那么尽管器件所能达到的最大温差是,,一一样的但其输入功率和温差电流敏感特〔住,育〕。,性则不同这表明过去多年来一直把优,。上接页〔〕,,,〔〕污,”,,‘

6、〔幻吐,,,,〔。,,,”,,砚曲〕过世外”〔,,,,一了,吕‘〕吧〔〕比,血一,,,口毗。,,,〔〕因幽习乞〔,,一了〕助五讲即〔〕。,。,,,,峨,〔幻节,。,一,,,,,,〔。〕伪龟。红外年第期第页〔〕,,冬,〔幻,,魂,〔〕,运,,,〔,,通,通〕〔,,日,〕〔〕,且祀,,伪肠。,一,,,,〕所离子注入组离于注入高城结光伏探侧器徽光与红外年第期第页〔幻,律福汞的离,三束,,刘振虎子注入及其光电性能第三届全润及超精细工艺技术学术年会报告年月北京〔〕陈泉森,张月琴,林和,一一二二摘,红外研究,,,注入臼要第卷二第期第页第粉第期红外技术总一。,

7、加电流相互变化的快慢程度例如对于相,,△,、同的△有△表明曲线代表三讨论的制冷器比曲线代表的制冷器具有较高的。标电流敏感性温差随电流的变化比较明显准曲缝,一若因此当把制冷器用于温差电流敏感器件以目前国际上商用水平较高的半导体,,△一曲时应选择这样的制冷器它的△一曲线制冷器的线作为进行比较的标准曲。,,一“,具有较小的曲率半径相反当把制冷器用线即按文献〔幻选择,。一月一,“。一“,于稳定性要求较高的制冷场合时则应选用八,。一’一’,△一曲线的曲率半径较大的制冷器以保则可以计算出。二。二,。,。。证电流的波动不会导致温差的明显改变△‘△一,下面研究制

8、冷器△一曲线的曲率半径据此作标准曲线如图和图中粗。。与制冷器性能参数的关系若将方程实线所示对求一阶导数和二阶导数,长比与△一曲故的关系。