半導體制冷片_半導體材料_電子材料、零部件、結構_電子元器件_貨源

制冷片的特點

半導體致冷器作為特種冷源，在技術應用上具有以下的優點和特點：

1、不需要任何致冷劑，可連續工作，沒有污染源沒有旋轉部件，不會產生回轉效應，沒有滑動部件，是一種固體器件，工作時沒有震動、噪音、壽命長、安裝容易。

2、半導體致冷器具有兩種功能，既能致冷，又能加熱，致冷效率一般不高，但致熱效率很高，永遠大於1。因此使用一個器件就可以代替分立的加熱系統和致冷系統。

3、半導體致冷器是電流換能型器件，通過輸入電流的控制，可實現高精度的溫度控制，再加上溫度檢測和控制手段，很容易實現遙控、程控、計算機控制，便於組成自動控制系統。

4、半導體致冷器熱慣性非常小，致冷致熱時間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，致冷器就能達到最大溫差。

5、半導體致冷器的反向使用就是溫差發電，半導體致冷器一般適用於中低溫區發電。

6、半導體致冷器的單個致冷元件對的功率很小，但組合成電堆，用同類型的電堆串、並聯的方法組合成致冷系統的話，功率就可以做的很大，因此致冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的范圍。

7、半導體致冷器的溫差范圍，從正溫90℃到負溫度130℃都可以實現。

選用原則

半導體致冷應用產品的心臟部分是半導體致冷器，根據半導體溫差致冷器的特點，弱點及應用范圍，選用致冷器時首先應確定以下幾個問題：

1、確定致冷器的工作狀態。根據工作電流的方向和大小，就可以決定致冷器的致冷，加熱和恒溫性能，盡管最常用的是致冷方式，但也不應忽視它的致熱和恒溫性能。

2、確定致冷時熱端實際溫度。因為致冷器是溫差器件，要達到最佳的致冷效果，致冷器須安裝在一個良好的散熱器上，根據散熱條件的好壞，決定致冷時致冷器熱端的實際溫度，要註意，由於溫度梯度的影響，致冷器熱端實際溫度總是要比散熱器表面溫度高，通常少則零點幾度，多則高幾度、十幾度。同樣，除瞭熱端存在散熱梯度以外，被冷卻的空間與致冷器冷端之間也存在溫度梯度。

3、確定致冷器的工作環境和氣氛。這包括是工作在真空狀況還是在普通大氣，幹燥氮氣，靜止或流動空氣及周圍的環境溫度，由此來考慮保溫（絕熱）措施，並決定漏熱的影響。

4、確定致冷器工作對象及熱負載的大小。除瞭受熱端溫度影響以外，致冷器所能達到的最低溫度或最大溫差是在空載和絕熱兩個條件下確定的，實際上工作的，致冷器既不可能真正絕熱，也必須有熱負載，否則無意義。

5、確定致冷器的級數。致冷器級數的選定必須滿足實際溫差的要求，即致冷器標稱的溫差必須高於實際要求的溫差，否則達不到要求，但是級數也不能太多，因致冷器的價格隨著級數的增加而大大提高。

6、致冷器的規格。選定致冷器的級數以後，就可以選定致冷器的規格，特別是致冷器的工作電流。因為同時能滿足溫差及產冷的致冷器有好幾種，但是由於工作條件不同，通常選用工作電流最小的致冷器，因為這時配套電源費用較小，然而致冷器的總功率是決定因素，同樣的輸入電功率減少工作電流就得增加電壓（每對元件0.1v），因而元件對數就得增加。

7、確定致冷器的數量。這是根據能滿足溫差要求的致冷器產冷總功率來決定的，它必須保證在工作溫度時致冷器產冷量的總和大於工作對象熱負載的總功率，否則無法達到要求。致冷器的熱慣性非常小，空載下不大於一分鐘，但是由於負載的慣性（主要是由於負載的熱容量造成的），因此實際要達到設定溫度時的工作速度要遠遠大於一分鐘，多時達幾小時。如工作速度要求愈大，致冷器的數量也就愈多，熱負載的總功率是由總熱容量加上漏熱量（溫度愈低、漏熱量愈大）。

上述七個方面是選用致冷器時考慮的一般原則，根據上述原則用戶首先應根據使用要求來選擇致冷器件型號，一般的要求：

①、給定使用的環境溫度Th℃

②、被冷卻的空間或物體達到的低溫度Tc℃

③、已知熱負載Q（熱功率Qp、漏熱Qt）W

然後依據Th、Tc和Q，再結合溫差致冷器的特性曲線就可估算所需致冷器的數量。

半導體致冷器件應用范圍：

1.軍事方面：導彈、雷達、潛艇等方面的紅外線探測、導航系統。

2.醫療方面；冷力、冷合、白內障摘除器、血液分析機等醫療器械。

3.實驗室裝置方面：冷箱、冷槽、電子低溫測試裝置、各種恒溫、高低溫實驗機器等機器設備。

4.專用裝置方面：石油、生化產品低溫測試機、細菌培養箱、恒溫顯影槽、電腦等。

5.日常生活方面：空調、冷熱兩用箱、飲水機、電子信箱等。

安裝方法

致冷器的安裝方法一般有三種：焊接、粘合、螺栓壓縮固定。在生產上具體用哪一種方法安裝，要根據產品的要求來定，總的來說對於這三種的安裝時，首先都要用無水酒精棉將致冷器件的兩端面擦洗幹凈，儲冷板和散熱板的安裝表面應加工，表面平面度不大於0.03mm，並清洗幹凈，以下就是三種安裝的操作過程。

1、焊接

焊接的安裝方法要求致冷器件外表面必須是金屬化，儲冷板和散熱板也必須能夠上焊料（如：銅材的儲冷板或散熱板）安裝時先將儲冷板、散熱板、致冷器進行加溫，（溫度和焊料的熔點差不多）在各安裝表面都熔上約70℃——110℃之間的低溫焊料0.1mm。然後將致冷器件的熱面和散熱板的安裝面，致冷器件的冷面和儲冷板的安裝面平行接觸並且旋轉擠壓，確保工作面的接觸良好後冷卻。該安裝方法較復雜，不易維修，一般應用在較特殊的場合。

2、粘合。

粘合的安裝方法是用一種具有導熱性能較好的粘合劑，均勻的塗在致冷器件、儲冷板、散熱板的安裝面上。粘合劑的厚度在0.03mm，將致冷器的冷熱面和儲冷板、散熱板的安裝面平行的擠壓，並且輕輕的來回旋轉確保各接觸面的良好接觸，通風放置24小時自然固化。該安裝方法一般應用在想永久的把致冷器固定在散熱板或儲冷板的地方。

3、螺柱壓縮固定。

螺柱壓縮固定的安裝方法是將致冷器件、儲冷板、散熱板各安裝面均勻的塗上很薄的一層導熱矽脂，厚度大約在0.03mm。然後將致冷器件的熱面和散熱板的安裝面、致冷器件的冷面和儲冷板的安裝面平行接觸，並且輕輕的來回旋轉致冷器，擠壓過量的導熱矽脂，一定要確保各工作面的接觸良好，再用螺絲將散熱板、致冷器、儲冷板三者之間緊固，緊固時用力應均勻，切勿過量或太輕，重瞭易壓壞致冷器件，輕瞭容易造成工作面不接觸。該安裝簡單、快速，維修方便，可靠性較高，是目前產品應用中最多的一種安裝方法。

散熱方式

半導體致冷器件的散熱是一門專業技術，也是半導體致冷器件能否長期運行的基礎。良好的散熱才能獲得最低冷端溫度的先決條件。以下就是半導體致冷器的幾種散熱方式：

1.自然散熱。

采用導熱較好的材料，紫銅鋁材料做成各種散熱器，在靜止的空氣中自由的散發熱量，使用方便，缺點是體積太大。

2.充液散熱。

用較好的散熱材料做成水箱，用通液體或通水的方法降溫。缺點是用水不方便，浪廢太大，優點是體積小，散熱效果最好。

3.強迫風冷散熱。

工作氣氛為流動空氣，散熱器所用的材料和自然散熱器相同，使用方便，體積比自然冷卻的小，缺點是增加一個風機出現噪音。

4.真空潛熱散熱。

最常用的就是“熱管”散熱器，它是利用蒸發潛熱快速傳遞熱容量。

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