1、熱電制冷原理及研究現(xiàn)狀錢(qián)小龍,當(dāng)直流電通過(guò)具有熱電轉(zhuǎn)換特性的導(dǎo)體組成的回路時(shí)具有制冷功能這就是所謂的熱電制冷。半導(dǎo)體制冷是熱電制冷的一種 ，即直流電通過(guò)由半導(dǎo)體材料制成的PN結(jié)回路時(shí) ，在 P N結(jié)的接觸面上有熱電能量轉(zhuǎn)換的特性，又由于半導(dǎo)體材料是一種較好 的熱 電能量轉(zhuǎn)換材 料 ，在 國(guó)際上熱電制冷器件普遍采用半導(dǎo)體材料制成 ，因此稱(chēng)為半導(dǎo)體制冷 。,熱電制冷器優(yōu)點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)制冷器由熱電堆和導(dǎo)線(xiàn)組成，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)噪音，無(wú)磨損，壽命長(zhǎng)，可靠性高； (2)制冷速度快，控制靈活； (3)體積小，重量輕，維修方便，可以任何姿勢(shì)工作；,(4)操作有可逆性，把工作電流反向后即成為加熱器

2、，加熱效率大與1； (5)不使用制冷劑，故無(wú)泄漏，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。,熱電制冷基本原理： 直流電通過(guò)半導(dǎo)體PN結(jié)時(shí)，在兩結(jié)點(diǎn)的接面上會(huì)發(fā)生熱電效應(yīng)，它是由同時(shí)發(fā)生的五種不同效應(yīng)綜合作用的結(jié)果。包括塞貝克效應(yīng)、珀耳帖效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)、焦耳效應(yīng)、傅里葉效應(yīng)。熱電制冷主要是珀耳帖效應(yīng)。,塞貝克效應(yīng)： 兩種不同金屬構(gòu)成的回路中，如果兩個(gè)接頭處的溫度不同回路中存在有一電動(dòng)勢(shì)。,珀耳帖效應(yīng)：當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體組成電路且通有直流電時(shí)，在一個(gè)接頭處會(huì)放出熱量，另一個(gè)接頭處會(huì)吸收熱量（Peltier在1834發(fā)現(xiàn)）,Peltier效應(yīng)兩種情形,金屬,半導(dǎo)體,制熱,制冷,金屬 接觸電位勢(shì),半導(dǎo)體 接觸電位勢(shì) 電子-空穴

3、對(duì),湯姆遜效應(yīng) 電流通過(guò)一個(gè)單一導(dǎo)體，且該導(dǎo)體中存在溫度梯度，就會(huì)有可逆的熱效應(yīng)產(chǎn)生，稱(chēng)為湯姆遜效應(yīng)。湯姆遜熱與通過(guò)的電流，溫度梯度的乘積成正比： QT= IT,焦耳效應(yīng)： 傅里葉效應(yīng)：,=,=,熱電制冷原理圖,熱電制冷的基本計(jì)算公式： 帕爾貼熱：（） 式中（ ），為接頭上絕對(duì)溫度 沿?zé)犭姳蹖?dǎo)入冷接頭的熱量： （） 則熱電偶產(chǎn)冷量為： （）,在由（）可得： （） 在制冷量最大時(shí)電流為： （） 得到最大溫差： （） 其中,由于在最大溫差下有： （） 結(jié)合（）得最大產(chǎn)冷量為： （）,最大效率狀況： 一般情形下有： （） 當(dāng)效率最大時(shí)， （）,將（）代入（）得： （） 此時(shí)制冷量： （）, 三個(gè)參數(shù)不獨(dú)立 導(dǎo)熱率,降低方法： 1）使用含重金屬的化合物 2）增大N極的原子數(shù) 3）更為復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu),