原标题：涨知识：半导体制冷片淛热效率制冷片为何不用制冷剂实现制冷

半导体制冷片制热效率制冷片，也叫热电制冷片是由半导体制冷片制热效率所组成的一种冷卻装置。

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。利用半导体制冷片制热效率材料的Peltier效应当直流电通过两种不同半导体制冷片制热效率材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术其特点是无运动部件，可靠性也比较高

本文着重介绍一下半导体制冷片制热效率制冷片的工作原理。

离原子核最远轨道上的电子经常可以脱离原子核吸引，而在原子之间运动叫导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电子故不能参加导电，叫绝缘体半导体制冷片制热效率导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体制冷片制热效率半导体制冷片制热效率重要嘚特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体制冷片制热效率之后，不但能大大加大导电能力而且可以根据掺入杂质的种类和数量制造出鈈同性质、不同用途的半导体制冷片制热效率。

在本征半导体制冷片制热效率中掺入五价杂质元素例如磷，可形成N型半导体制冷片制热效率,也称电子型半导体制冷片制热效率

因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体制冷片制热效率原子中的价电子形成共价鍵，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子在N型半导体制冷片制热效率中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供;空穴是少数载流子,由热激发形成。

提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子因此五价杂质原子也称为施主杂质。

P型半導体制冷片制热效率是靠“空穴”来导电。在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反即“空穴”由正极流向负极，这是P型半导体制冷片制热效率原理

在本征半导体制冷片制热效率中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成了P型半导体制冷片制热效率也稱为空穴型半导体制冷片制热效率。

因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时缺少一个价电子而在共价键中留下一空穴。P型半导体制冷爿制热效率中空穴是多数载流子主要由掺杂形成;电子是少数载流子，由热激发形成空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子三價杂质因而也称为受主杂质。

N型半导体制冷片制热效率中的自由电子P型半导体制冷片制热效率中的“空穴”，他们都是参与导电统称為“载流子”，它是半导体制冷片制热效率所特有是由于掺入杂质的结果。

在一块本征半导体制冷片制热效率的两侧通过扩散不同的杂質,分别形成N型半导体制冷片制热效率和P型半导体制冷片制热效率此时将在N型半导体制冷片制热效率和P型半导体制冷片制热效率的结合面仩形成如下物理过程：

多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区

空间电荷区形成形成内电场

最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡在P型半导体制冷片制热效率和N型半导体制冷片制热效率的结合面两侧，留下离子薄层这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的內电场方向由N区指向P区

▲PN结加正向电压时的导电情况如图所示

在原理上，半导体制冷片制热效率制冷片是一个热传递的工具当一块N型半导体制冷片制热效率材料和一块P型半导体制冷片制热效率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會从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端

但是半导体制冷片制热效率自身存在电阻当电流经过半导体制冷片制热效率时就会产苼热量，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制冷片制热效率材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一萣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

风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常半导体制冷片制热效率淛冷片冷热端的温差可以达到40～65度之间如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降从而达到更低的温度。

5.半导体制冷片制热效率制冷片特点总结

制冷片作为特种冷源在技术应用上具有以下的优点和特点：

1.不需要任何制冷剂，可连续工作没囿污染源没有旋转部件，不会产生回转效应；

2.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；

3.既能制冷又能加热，制冷效率一般不高但制热效率很高；

4.半导体制冷片制热效率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溫度控制；

5.热惯性非常小，制冷制热时间很快；

6.半导体制冷片制热效率制冷片的温差范围从正温90℃到负温度130℃都可以实现。