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帕尔帖效应介绍

发布时间:2021-08-19点击次数:298
帕尔贴是从英文“Peltier”一词翻译过来的。国内以帕尔贴半导体(中国)有限公司 生产的以“Peltier"为品牌的帕尔贴热电半导体致冷器件,品质优良,价格低廉,成为半导体制冷的航母。
帕尔帖效应发现100多年来并未获得实际应用,因为金属半导体的帕尔帖效应很弱。直到上世纪90年代,原苏联科学家约飞的研究表明,以碲化铋为基的化合物是最好的热电半导体材料,从而出现了实用的半导体电子致冷元件——热电致冷器(ThermoElectriccooling,简称TEC)。
TEC套件(TEC+直流电源),可作为CPU和GPU的散热器。与风冷和水冷相比,半导体致冷片具有以下优势:(1)可以把温度降至室温以下;(2)精确温控(使用闭环温控电路,精度可达±0.1℃);(3)高可靠性(致冷组件为固体器件,无运动部件,寿命超过20万小时,失效率低);(4)没有工作噪音。
TEC基本工作过程:当一块N型半导体和一块P型半导体结成电偶时,只要在这个电偶回路中接入一个直流电源,电偶上就会流过电流,发生能量转移,在一个接点上放热(或吸热),在另一个接点上相反地吸热(或放热)。
对帕尔帖效应的物理解释是:电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级,当它从高能级向低能级运动时,便释放出多余的能量;相反,从低能级向高能级运动时,从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
在TEC制冷片中,半导体通过金属导流片连接构成回路,当电流由N通过P时,电场使N中的电子和P中的空穴反向流动,他们产生的能量来自晶格的热能,于是在导流片上吸热,而在另一端放热,产生温差。
帕尔帖模块也称作热泵(heatpumps),它既可以用于致热,也可以致冷。半导体致冷片就是一个热传递工具,只要热端(被冷却物体)的温度高于某温度,半导体制冷器便开始发挥作用,使得冷热两端的温度逐渐均衡,从而起到致冷作用。

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