佩爾捷效應(yīng)和溫差制冷半導(dǎo)體

佩爾捷效應(yīng)/帕爾貼效應(yīng)是指當(dāng)兩種不同的半導(dǎo)體或者半導(dǎo)體與金屬相接觸并接通電流時(shí)，接觸面處除產(chǎn)生焦耳熱以外,還要吸熱或放熱，稱為佩爾捷效應(yīng),而且這個(gè)效應(yīng)是可逆的。與兩個(gè)不同金屬接觸相比，半導(dǎo)體之間相接觸產(chǎn)生的效應(yīng)要大得多。通過佩爾捷效應(yīng)，使得一個(gè)接頭不斷吸熱而產(chǎn)生低溫，可制造溫差發(fā)電器和制冷器。為了提高效率，必須選擇澤貝克系數(shù)大的半導(dǎo)體材料，還必須選擇熱導(dǎo)率和電阻率小的材料。因此，一般常用Bi2Te3、Sb2Te3、Bi2Sb3等Ⅴ～Ⅵ族化合物半導(dǎo)體作溫差制冷材料。

半導(dǎo)體制冷原理是通過半導(dǎo)體材料的溫差效應(yīng)，使直流電通過由兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶對(duì)的兩端將吸收或放出熱量。半導(dǎo)體制冷片，Thermoelectric Cooling Modules，又稱 TEC、熱電制冷器件、半導(dǎo)體熱電制冷組件、半導(dǎo)體熱電制冷芯片，是一種利用半導(dǎo)體材料的佩爾捷效應(yīng)（Peltier effect）實(shí)現(xiàn)制冷或加熱的電子器件，由導(dǎo)熱絕緣材質(zhì)基板如覆銅陶瓷基板，以及半導(dǎo)體晶粒、導(dǎo)線、密封膠等組成。

半導(dǎo)體制冷又稱電子制冷，或者溫差電制冷，是從50年代發(fā)展起來的一門介于制冷技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)邊緣的學(xué)科，它利用特種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)，形成熱電偶對(duì)，產(chǎn)生珀?duì)柼?yīng)，即通過直流電制冷的一種新型制冷方法，與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。

半導(dǎo)體熱電偶由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體組成。N型材料有多余的電子，有負(fù)溫差電勢。P型材料電子不足，有正溫差電勢；當(dāng)電子從P型穿過結(jié)點(diǎn)至N型時(shí)，結(jié)點(diǎn)的溫度降低，其能量必然增加，而且增加的能量相當(dāng)于結(jié)點(diǎn)所消耗的能量。相反，當(dāng)電子從N型流至P型材料時(shí)，結(jié)點(diǎn)的溫度就會(huì)升高此時(shí)就需要進(jìn)行降溫處理。由于金屬材料的帕爾帖效應(yīng)比較微弱，而半導(dǎo)體材料則要強(qiáng)得多，因而得到實(shí)際應(yīng)用的溫差電制冷器件都是由半導(dǎo)體材料制成的。

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