半导体制冷片(TE)也叫热电制冷片,是一种热泵,它的优点是没有滑动部件,应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无制冷剂污染的场合。

 

半导体制冷原理

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半导体制冷片是一个热传递的工具,半导体制冷片的工作运转是用直流电流,它既可制冷又可加热,通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热,这个效果的产生就是通过热电的原理。

 

当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时,两端之间就会产生热量转移,热量就会从一端转移到另一端,从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量,从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。

 

当冷热端达到一定温差,这两种热传递的量相等时,就会达到一个平衡点,正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度,可以采取散热等方式降低热端的温度来实现,这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。

 

半导体制冷片在技术应用上具有以下特点:

1、不需要任何制冷剂,可连续工作,没有污染源没有旋转部件,不会产生回转效应,没有滑动部件是一种固体片件,工作时没有震动、噪音、寿命长,安装容易。

 

2、半导体制冷片具有两种功能,既能制冷,又能加热,制冷效率一般不高,但制热效率很高,永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

 

3、半导体制冷片是电流换能型片件,通过输入电流的控制,可实现高精度的温度控制,再加上温度检测和控制手段,很容易实现遥控、程控、计算机控制,便于组成自动控制系统。

 

4、 半导体制冷片热惯性非常小,制冷制热时间很快,在热端散热良好冷端空载的情况下,通电不到一分钟,制冷片就能达到最大温差。

 

5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电,半导体制冷片一般适用于中低温区发电。

 

6、半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小,但组合成电堆,用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话,功率就可以做的很大,因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

 

7、 半导体制冷片的温差范围,从正温到负温度都可以实现。

 

半导体制冷片使用说明:

一、正确的安装、组装方法:

1、制冷片一面安装散热片,一面安装导冷系统,安装表面平面度不大于0.03mm,要除去毛刺、污物。

 

2、制冷片与散热片和导冷块接触良好,接触面须涂有一薄层导热硅脂。

 

3、固定制冷片时既要使制冷片受力均匀,又要注意切勿过度,以防止瓷片压裂。

 

二、正确的使用条件:

1、使用直流电源电压不得超过额定电压,电源纹波系数小于10%。

 

2、电流不得超过组件的额定电流。

 

3、制冷片正在工作时不得瞬间通反向电压(须在5分钟之后)。

 

4、制冷片内部不得进水。

 

5、制冷片周围湿度不得超过80%。

 

三、CDL1系列制冷组件使用中的注意问题:

1、当采用非专用设备检验该器件时,在工作参数下,热端的温度必须低于80℃(含改变电流方向冷端变成热端)。在热端没有散热条件下,瞬间通电进行试验,即用手触摸制冷器的两个端面,感到有一定的热感,一面稍有冷感即可。否则由于热端温度太高,极易造成器件短路或断路,使制冷器报废。

 

2、在一般条件下,鉴别制冷组件的极性时可将制冷组件冷端朝上放置,引线端朝向人体方向,此时右侧引线即为正极,通常用红色表示;左侧为负极,通常用黑色,兰或白色表示,此种极性是制冷组件工作时的接线方法。需制热时,只要改变电流极性即可。制冷工作时,必须采用直流电源,电源的纹波系数应小于10%。

 

3、制冷电偶对数及极限电压的识别方法,电偶对数即指PN结点的数量。例如:制冷器的型号为CDL1-12703,则127为制冷组件的电偶对数,03为允许电流值(单位安培),制冷组件的极限电压V;电偶对数×0.11,例如:CDLl-12703的极限电V=l27×0.11=13.97(V)。

 

4、各种制冷组件不论在使用还是在试验中,冷热交换时必须待两端面恢复到室温时,(一般需要15分钟以上方可进行)。否则易造成陶瓷片炸裂。

 

5、为了提高制冷组件的寿命,使用前应该对制冷组件四周外露PN元件进行固化处理。方法用706单组固化橡胶,均匀地涂在制冷组件四周PN元件上,不要涂在两个端面上。所涂的橡胶24小时自然固化,固化后呈乳白色有弹性的固体。固化的目的是使制冷组件电偶与外界空气完全隔离。起防潮的作用,可提高制冷组件寿命约50%。

 

6、在安装时,首先用无水酒精棉,将制冷组件的两端擦洗干净,均匀的涂上很薄的一层导热硅脂:安装表面(储冷板、散热板)应加工,表面平面度不大于0.03MM,并清洗干净;在安装过程中制冷组件的冷端工作面一定要与储冷板接触良好,热端应与散热板接触良好(如用螺丝紧固,用力应均匀,切勿过度);储冷板、散热板的尺寸大小取决于冷却方法及冷却功率大小,可视情况自行决定;为达到最佳制冷效果,储冷板和散热板之间应当用隔热材料充填,其厚度在25~30mm为宜。

 

7、用户在没有专用仪器的情况下,可根据生产厂的说明书,测量其外型尺寸及高度,判断其性能。用万用表测试制冷组件静态电阻,不准确,只可供参考。

 

半导体制冷片具体应用有以下:

1、 军事方面:导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导行系统。

 

2、 医疗方面;冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。

 

3、 实验室装置方面:冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片。

 

4、 专用装置方面:石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等。

 

5、 日常生活方面:空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱等。此外,还有其它方面的应用。