制冷片知识.docx

制冷片知識一:半導體制冷片原理: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.当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流 电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端由P 型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半 导体材料N、P的元件对数来决定，以下三点是热电制冷的温差电效应1、塞贝克效应(SEEBECK EFFECT ) 一八二二年德国人塞贝克发现当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差， 则在导体中产生一个温差电动势：ES=S. △T式中：ES为温差电动势S (?)为温差电动势率(塞贝克系数)△T为接点之间的温差2、 珀尔帖效应(PELTIER EFFECT)一八三四年法国人珀尔帖发现了与塞贝克效应的效应，即当电流流经两个不同导体形成的接 点时，接点处会产生放热和吸热现象，放热或吸热大小由电流的大小来决定。

Q -?i.B=iiTc式中：Q n为放热或吸热功率n为比例系数，称为珀尔帖系数I为工作电流a为温差电动势率Tc为冷接点温度3、 汤姆逊效应(THOMSON EFFECT )当电流流经存在温度梯度的导体时，除了由导体电阻产生的焦耳热之外，导体还要放出或吸 收热量，在温差为AT的导体两点之间，其放热量或吸热量为：Q t = t.IATQ t为放热或吸热功率T为汤姆逊系数I为工作电流△T为温度梯度 以上的理论直到本世纪五十年代，苏联科学院半导体研究所约飞院士对半导体进行了大量研 究，于一九五四年发表了研究成果，表明碲化铋化合物固溶体有良好的制冷效果，这是最早的也 是最重要的热电半导体材料，至今还是温差制冷中半导体材料的一种主要成份约飞的理论得到实践应用后，有众多的学者进行研究到六十年代半导体制冷材料的优值系 数，才达到相当水平，得到大规模的应用，也就是我们现在的半导体制冷片件中国在半导体制冷技术开始于 50年代末 60年代初，当时在国际上也是比较早的研究单位之 一，60年代中期，半导体材料的性能达到了国际水平，60年代末至 80年代初是我国半导体制冷 片技术发展的一个台阶在此期间，一方面半导体制冷材料的优值系数提高，另一方面拓宽其应 用领域。

中国科学院半导体研究所投入了大量的人力和物力，获得了半导体制冷片，因而才有了 现在的半导体制冷片的生产及其两次产品的开发和应用制冷片的技术应用半导体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90C到负温度130C都可以实现通过以上分析，半导体温差电片件应用范围有：制冷、加热、发电，制冷和加热应用比较普遍， 有以下几个方面：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，这 里就不一一提了使用半導體制冷片的應該注意如下問題:用半导体制冷片是一种最有效的降低CPU温度的方法，国内市场上常见的型号有CT1 — 12701、CT1 —12703 CT1 —12705等，额定电压为12V,电流分别为1A、3A和5A,但它们都 是用来做半导体冰箱的，所以在给 CPU 降温时要注意以下几点：1. 是降温还是“冷冻”也许有人认为， CPU 工作时温度越低越好，其实几乎所有电子元件正常工作时的环境温度 在负10°C至40°C, CPU当然也不例外P5类CPU的功率一般都小于30W,发热功率则小于10W, 而CT1 — 12703的制冷功率大于33W , CT1 — 12705的制冷功率则大于50W，如果散热良好，它们 完全可能使CPU工作在接近0C甚至0C以下，但这并不是我们所希望的；2. 结露问题当半导体制冷片陶瓷表面的温度降至一定程度时，就不可避免地会产生结露现象，在电脑机 箱中这种情况绝对不允许发生。

比较保险的方法是让半导体制冷器的冷面工作在20C左右为宜；3.半导体致冷的工作条件半导体制冷的热面温度不应超过60C，否则就有损坏的可能，而在额定的工作电压下，CTI -12705两表面的温差大于60°C, CTI- 12703也大于50°C，所以要使半导体制冷器热面工作在 规定的范围内，就必然会使冷面温度在0°C左右；4. 电脑电源功率问题CTI-12703的功耗为36W , CTI12705的功耗则高达60W，这样大的负载无疑会让本来就不“富裕”的计算机电源更是雪上加霜，尤其值得注意的是，计算机电源中提供的5V和12V电源 的功率是不相同的，以江苏银河集团产的YH -230为例，5V电源可提供20A的电流，12V电源 仅提供6A的电流，如果让半导体制冷器用去5A,其他设备将“无电可用”综上所述，笔者采用的方法是让CTI-12703工作在5V电压下，冷热面温差为20C左右， 功耗约7W,可使CPU工作在40C以下，在这样的温度下，CPU既不会出现问题，也不会有上 述不良后果半导体制冷器给我们带来散热新概念，使CPU的温度进一步得到控制随着夏日的来临，环 境气温的升高，超频爱好者都想进一步改善 CPU 的散热条件半导体制冷器在通电的情况下，两端极板会产生一定的温差，人们正是利用它的冷凝面为 CPU 提供一个低温环境。

制冷倒是效果非常明显，使用在 CPU 上绰绰有余大家知道CPU工作时温度越低越好很多文章都谈到CPU散热是否良好是超频能否成功的一个 关键因素一般通过用大风扇、涂导热硅脂等来改善 CPU 的散热条件，但这些方法都不可能使 CPU 的温度低于室温这里谈到的半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用特殊半导体材料热电堆来制冷， 能够将电能直接转换为热能，效率较高一般CPU的发热功率大的在60W间，而制冷器的功率 则大于60W,如果散热良好，它完全可能使CPU工作在接近0C甚至0C以下半导体制冷器的用途很多，可用于制作便携冷藏/保温箱、冷热饮水机等也用于电子器件 的散热目前制冷器所采用的半导体材料最主要为碲化铋，加入不纯物经过特殊处理而成N型 或P型半导体温差元件以市面常见的TEC1-12605为例，其额定电压为：12v,额定电流为5A, 最大温差可达60摄氏度，外型尺寸为4X4X0. 4Cm，重约25克它的工作特点是一面制冷而一 面发热接通直流电源后，电子由负极（-出发，首先经过P型半导体，在此吸收热量，到了N型半导 体，又将热量放出，每经过一个 NP 模组,就有热量由一边被送到另外一边，造成温差，从而形成 冷热端。

下图是一个致冷器的典型结构，由许多N型和P型半极体之颗粒互相排列而成，而NP之间以 一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最后用两片陶瓷片像汉堡包 一样夹起来二、安装使用制冷片的安装及使用很简单在安装前，最好准备一点导热硅脂，然后，找一节干电池，接在制 冷器两根引线上，就可感到一端明显发凉而另一端发热，记住引线的极性并确定好制冷器的冷、 热端如果想得到更大的制泠量,建议采用二级制冷方式,即用两片叠起来用,上面一块的冷面吸收 下面一块的发热,实验证明二级制冷比单级效果好得多,如果有条件可以选三级的,当然要有大功 率电源支持!!!!正式安装时，在制冷器两端均匀涂上导热硅脂，在 CPU 与散热器之间插入制冷片，请注意 先试好的冷热面方向，冷面贴着CPU，热面与强力的功率越高越好）散热片接触然后想法固定 好三者要注意风扇的卡子不能太短，否则会很难固定固定好后，就可以给制冷片和风扇接上电源了（一定要注意极性），如果你机箱电源功率小于 230W ，我劝你别接到机箱电源上，否则有可能因电源功率不足，造成电脑无法正常工作推荐 使用外接的12V左右的电压，在此电压下制冷片的制冷量和冷热面温差都比较合适。

微机电源接线图 三、注意事项1、 注意热端的散热半导体制冷的热面温度不应超过60°C，否则就有损坏的可能若在额定的工作电压（12V） 下，一般的散热风扇根本无法为制冷片提供足够的散热能力，容易造成制冷片过热损坏同时千 万不要在无散热器的情况下为致冷器长时间通电，否则会造成致冷器内部过热而烧毁2、 结露问题当半导体制冷片陶瓷表面的温度降至一定程度时，就很可能会产生结露现象，是否会“结 露”与温度和湿度有关（即气象学中所谓“露点”的概念）在电脑机箱中结露的情况是绝对不 允许发生的比较保险的方法是让半导体制冷器的冷面工作在20C左右为宜；可以通过调整制 冷片电压或散热片风扇转速来调节最好的保护措施就是加装一个防结露,保温,隔离环,这样就可 以跟空气隔开避免了结露现象!3、 电脑电源功率问题制冷片的功耗可能高达60W，这样大的负载无疑有可能会让质量不好的计算机电源发生问 题尤其值得注意的是，计算机电源中提供的5V和12V电源的电流是不相同的，一般5V电源 可提供20A以上的电流，而12V电源仅提供6A左右的电流所以采用5V电压比较保险，也可 以用外接稳压电源•本店也可订做电源，或电压调节电路方便用在北桥或功率小的cpu上使用！4、 注意机箱的散热。

很显然，制冷片在降低 CPU 温度的同时，其热端的发热也相当大，可能导致机箱内温度升 高，影响其他部件的工作所以要注意机箱的散热，不妨在机箱内适当位置再加一个散热风扇會出現的問題及解決方法1〃供电问题半导体致冷块的电压针对所有电脑电源来讲是固定的（12V和5V）, 12703型的半导体致冷块所 需电流为3A, 12705型的半导体致冷块所需电流为5A，为了达到致冷块的额定功率，一般选取 电压为12V,电流由其自动分配，在机箱电源功率不足的情况下，如果启用了半导体致冷块，那 么有可能造成其他元件供电不足，而不能正常开机或工作，本人用4 个功率放大管为半导体致冷 块作了一个独立的供电电源，电源由外部220V经变压器成12V,电源的开启由12V继电器控制， 直接在机箱电源上取电即可，再装上电位器，电流由0-8.5A无级调节，这样便解决了半导体致 冷块的供电问题2〃热端散热的问题由于半导体致冷块的热端发热量巨大，如果不作好散热，会烧毁半导体致。