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半導體致冷器的工作原理
半導體致冷器是由半導體所組成的一種冷卻裝置,於1960左右才出現,然而其理論基礎Peltier effect可追溯到19世紀。
半導體熱電偶由N型半導體和P型半導體組成。N 型材料有多余的電子,有負溫差電勢。P 型材料電子不足,有正溫差電勢;當電子從P 型穿過結點至N 型時,結點的溫度降低,其能量必然增加,而且增加的能量相當于結點所消耗的能量。相反,當電子從N型流至P型材料時,結點的溫度就會升高。
直接接觸的熱電偶電路在實際應用中不可用,所以用下圖的連接方法來代替,實驗證明,在溫差電路中引入第三種材料(銅連接片和導線)不會改變電路的特性。
這樣,半導體元件可以用各種不同的連接方法來滿足使用者的要求。把一個P型半導體元件和一個N 型半導體元件聯結成一對熱電偶,接上直流電源后,在接頭處就會產生溫差和熱量的轉移。
在上面的接頭處,電流方向是從N至P,溫度下降并且吸熱,這就是冷端;而在下面的一個接頭處,電流方向是從P至N,溫度上升并且放熱,因此是熱端。
因此是半導體致冷片由許多N型和P型半導體之顆粒互相排列而成,而N P之間以一般的導體相連接而成一完整線路,通常是銅、鋁或其他金屬導體,最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來,陶瓷片必須絕緣且導熱良好,外觀如下圖所示
N型半導體,重要的特性是在一定數量的某種雜質滲入半導體之后,不但能大大加大導電能力,而且可以根據摻入雜質的種類和數量制造出不同性質、不同用途的半導體。將一種雜質摻入半導體后,會放出自由電子,這種半導體稱為N型半導體。
P型半導體,是靠“空穴”來導電。在外電場作用下“空穴”流動方向和電子流動方向相反,即“空穴”由正板流向負極,這是P型半導體原理。
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