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暖通空調工程:半導體制冷原理

發布時間:2018-01-25

半導體致冷器是由半導體所組成的一種冷卻裝置,于1960年左右才出現,然而其理論基礎peltier effect可追溯到19世紀。這現象早是在1821年,由一位德國科學家thomas seeback發現,不過他當時做了錯誤的推論,并沒有領悟到背后有的科學原理。到了1834年,一位法國表匠,同時也是兼職研究這現象的物理學家jean peltier,才發現背后有的原因,這個現象直到近代隨著半導體的發展才有了實際的應用,也就是[致冷器]的發明(注意,這種叫致冷器,還不叫半導體致冷器)。

由許多n型和p型半導體之顆粒互相排列而成,而n p之間以一般的導體相連接而成一完整線路,通常是銅、鋁或其他金屬導體,由兩片陶瓷片像夾心餅干一樣夾起來,陶瓷片必絕緣且導熱良好,外觀由許多n型和p型半導體之顆粒互相排列而成,而n p之間以一般的導體相連接而成一完整線路,通常是銅、鋁或其他金屬導體,由兩片陶瓷片像夾心餅干一樣夾起來,陶瓷片必絕緣且導熱良好。

n型半導體。任何物質都是由原子組成,原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原子核轉動,受到原子核吸引,因為受到一定的限制,所以電子只能在有限的軌道上運轉,不能任意離開,而各層軌道上的電子具有不同的能量(電子勢能)。離原子核遠軌道上的電子,經常可以脫離原子核吸引,而在原子之間運動,叫導體。如果電子不能脫離軌道形成自由電子,故不能參加導電,叫絕緣體。半導體導電能力介于導體與絕緣體之間,叫半導體。半導體重要的特性是在一定數量的某種雜質滲入半導體之后,不但能大大加大導電能力,而且可以根據摻入雜質的種類和數量制造出不同性質、不同用途的半導體。將一種雜質摻入半導體后,會放出自由電子,這種半導體稱為n型半導體。

p型半導體,是靠“空穴”來導電。在外電場作用下“空穴”流動方向和電子流動方向相反,即“空穴”由正板流向負極,這是p型半導體原理。

載流子現象:n型半導體中的自由電子,p型半導體中的“空穴”,他們都是參與導電,統稱為“載流子”,它是半導體所有,是由于摻入雜質的結果。

半導體制冷材料:不僅需要n型和p型半導體特性,還要根據摻入的雜質改變半導體的溫差電動勢率,導電率和導熱率使這種特殊半導體能滿足制冷的材料。目前國內常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金,其中p型是bi2te3—sb2te3,n型是bi2te3—bi2se3,采用垂直區熔法提取晶體材料。


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