资源描述：
《10半导体制冷技术及其在电冰箱中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第19期甘肃科技Vol.26No.192010年10月GansuScienceandTechnologyOct.2010半导体制冷技术及其在电冰箱中的应用赵小强(甘肃长风信息集团,甘肃兰州730070)摘要:阐述了半导体制冷的技术特点及其在电冰箱中的应用。半导体制冷具有许多优越性,随着半导体制冷技术的进步,其应用有着广阔的前景。关键词:半导体制冷;热电效应;半导体冰箱中图分类号:TM925.59端。而在下面的一个接头处,电流方向是pyn,温1半导体制冷的基本概念度上升并且放热,因此是热端。半导体制冷
2、又称热电制冷或温差电制冷。具有热电能量转换特性的材料,在通过直流电时有制冷功能,因此而得名热电制冷。由于半导体材料具有最佳的热电能量转换特性,它的应用才真正使热电制冷实用化,为此人们又把热电制冷称为半导体制冷。至于温差电制冷名称的由来,是由于人们先发现了材料的温差电动势之后再发现其反效应,即具图1半导体制冷的基本原理有制冷功能的珀尔帖效应,与温差发电对应,把后者把若干对半导体热电偶在电路上串联起来、而称为温差电制冷。在传热方面则是并联的,这就构成了一个常见的制这种制冷新技术与传统的制冷方法不同,既没冷热电堆
3、。接上直流电源后,这个热电堆的上面是有制冷剂,又无复杂的机械设备和管路系统.只要给冷端,下端是热端。借助热交换器等各种传热手段,热电制冷器)通电,几分钟后就会结上一层雪白的使热电堆的热端不断散热并且保持一定的温度,把冰霜,既方便又迅速。因此,它开辟了制冷技术的一热电堆的冷端放到工作环境中去吸热降温,这就是个新分支,解决了许多特殊场合的制冷难题,其应用半导体制冷器的工作原理。由于一个热电偶产生热有着十分广阔的前景。效应较小(一般约1kcal/h),所以实际上将几十、上百对热电偶联成热电堆。2半导体制冷的基本原
4、理吸热和放热是由载流子(电子和空穴)流过结2.1半导体制冷的基本原理点,由势能的变化而引起的能量传递,这是半导体制[1]半导体制冷是热电效应(主要是珀尔帖效冷的本质。应)在制冷技术方面的应用,实用的半导体制冷装2.2半导体制冷与机械压缩式制冷的比较置是由热电效应比较显著、热电制冷效率比较高的半导体制冷器是一种不用制冷剂、没有运动件半导体热电偶构成的。的电器。它的热电堆起着普通制冷压缩机的作用,根据实验证明,在温差电路中引入第三种材料冷端及其热交换器相当于普通制冷装置的蒸发器,(连接片和导线)不会改变电路的特
5、性,这样,半导而热端及其热交换器则相当于冷凝器。通电时,自体元件可以以各种不同的连接方式来满足使用要由电子和空穴在外电场的作用下,离开热电堆的冷求。端向热端运动,相当于制冷剂在制冷压缩机中的压如图1所示,把一只p型半导体元件和一只n缩过程。在热电堆的冷端,通过热交换器吸热,同时半导体元件联结成热电偶,接上直流电源后,在接头产生电子-空穴对,这相当于制冷剂在蒸发器中的处就会产生温差和热量的转移。在上面的一个接头吸热和蒸发。在热电堆的热端,发生电子-空穴对处,电流方向是nyp,温度下降并且吸热,这就是冷的复合,
6、同时通过热交换器散热,相当于制冷剂在冷80甘肃科技第26卷凝器的放热和凝结。它的产冷量和制冷温度。作为仪器仪表的小型冷机械压缩式制冷与热电制冷系统间存在着一些源,易于实现连续、精密的控制。如采用半导体制冷类似的地方,各对应部位,如图2所示。的零点仪可以达到?0.001K的精度。大型的热电空调装置,改变电路的连接方式可以调节产冷量,低负荷时效率随工作电流减小而提高,超负荷时产冷量可成倍增加。半导体制冷装置的这种机动性比较适合船舶的使用要求。半导体制冷装置使用直流电工作,对于工作电压的脉动范围有一定的要求。如果
7、允许的产冷量损失为1%左右,那么电压的脉动(波纹)系数(交流成分有效值与直流成分的比值)一般不应超过10%。最好采用蓄电池或三相全波整流电源。如果采用单相全波整流方式,必须加上滤波器才能使用。由于上述特点,在不能使用一般制冷剂和制冷装置的特殊环境以及小容量、小尺寸的制冷条件下,显示出它的优越性,成了现代制冷技术的一个重要组成部分。但由于半导体制冷的效率比较低,再加上制造工艺比较复杂,在一定程度上限制了半导体制冷的推广和应用。3半导体制冷在电冰箱中的应用3.1半导体冰箱的主要构成[2]半导体冰箱一般主要由箱体
8、绝热层、门体、图2机械压缩机制冷系统与半导体制冷系统比较箱外散热器、箱内散热器、在箱内外散热器之间的半2.3半导体制冷的主要特点导体制冷芯片(热电堆)、开关电源等几部分组成。热电制冷装置与一般制冷装置的显著区别在3.2半导体冰箱主要分类于:不使用制冷剂,没有运动部件,容量尺寸宜于小1)按门或盖的型式可分为顶开式和直立式。型化,使用直流电工作。2)按冰箱用途可分为卧室冰箱、汽车冰箱(车由于不使用制冷剂,消除了制冷剂
