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帕爾帖效應介紹

發布時間:2021-08-19點擊次數:2034
帕爾貼是從英文“Peltier”一詞翻譯過來的。國內以帕爾貼半導體(中國)有限公司 生產的以“Peltier"為品牌的帕爾貼熱電半導體致冷器件,品質優良,價格低廉,成為半導體制冷的航母。
帕爾帖效應發現100多年來并未獲得實際應用,因為金屬半導體的帕爾帖效應很弱。直到上世紀90年代,原蘇聯科學家約飛的研究表明,以碲化鉍為基的化合物是最好的熱電半導體材料,從而出現了實用的半導體電子致冷元件——熱電致冷器(ThermoElectriccooling,簡稱TEC)。
TEC套件(TEC+直流電源),可作為CPU和GPU的散熱器。與風冷和水冷相比,半導體致冷片具有以下優勢:(1)可以把溫度降至室溫以下;(2)精確溫控(使用閉環溫控電路,精度可達±0.1℃);(3)高可靠性(致冷組件為固體器件,無運動部件,壽命超過20萬小時,失效率低);(4)沒有工作噪音。
TEC基本工作過程:當一塊N型半導體和一塊P型半導體結成電偶時,只要在這個電偶回路中接入一個直流電源,電偶上就會流過電流,發生能量轉移,在一個接點上放熱(或吸熱),在另一個接點上相反地吸熱(或放熱)。
對帕爾帖效應的物理解釋是:電荷載體在導體中運動形成電流。由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級,當它從高能級向低能級運動時,便釋放出多余的能量;相反,從低能級向高能級運動時,從外界吸收能量。能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出。
在TEC制冷片中,半導體通過金屬導流片連接構成回路,當電流由N通過P時,電場使N中的電子和P中的空穴反向流動,他們產生的能量來自晶格的熱能,于是在導流片上吸熱,而在另一端放熱,產生溫差。
帕爾帖模塊也稱作熱泵(heatpumps),它既可以用于致熱,也可以致冷。半導體致冷片就是一個熱傳遞工具,只要熱端(被冷卻物體)的溫度高于某溫度,半導體制冷器便開始發揮作用,使得冷熱兩端的溫度逐漸均衡,從而起到致冷作用。

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