什么是半导体制冷片？

半导体制冷片，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。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体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。

半导体制冷技术原理

半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。

半导体制冷片的工作原理

半导体制冷片的工作原理是基于帕尔帖原理，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关，即：

πab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数 ，单位为[V], πab为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以πab=－πab。金属材料的帕尔帖效应比较微弱，而半导体材料则要强得多，因而得到实际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。

半导体制冷片的优缺点

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90℃到负温度130℃都可以实现。

半导体制冷片的应用范围

通过以上分析，半导体制冷片的应用范围有: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、军事半导体制冷片方面:导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导航系统。

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。

半导体制冷片的正负极及接线方法

当不知道致冷器的冷热面时，可采用这样的方法，将红线接电源正极，黑线接负极，并可在没有散热条件下，瞬间通电进行试验，即用手触摸致冷器的两个端面，会感到有一面的发热，一面稍有冷感，发热的一面为热面，冷感的一面为冷面。但时间不能超过5秒，否则由于热端温度太高，极易造成器件烧坏。

在一般条件下，引线用红色通常表示为正极：通常用黑色表示为负极，这是热电致冷器工作时的接线方法。需致热时．只要改变电流极性即可。致冷工作必须采用开关电源，电源的纹波系数应小于10％。

半导体制冷片的正确安装方法：

1、制冷片一面安装散热片，一面安装导冷系统，安装表面平面度不大于0.03mm，要除去毛刺、污物。

2、制冷片与散热片和导冷块接触良好，接触面须涂有一薄层导热硅脂。

3、固定制冷片时既要使制冷片受力均匀，又要注意切勿过度，以防止瓷片压裂。

半导体制冷片的使用条件：

1、使用直流电源电压不得超过额定电压，电源纹波系数小于10%。

2、电流不得超过组件的额定电流。

3、制冷片正在工作时不得瞬间通反向电压(须在5分钟之后)。

4、制冷片内部不得进水。

5、制冷片周围湿度不得超过80%。

半导体制冷片的散热方式

半导体制冷片件的散热是一门专业技术，也是半导体制冷片件能否长期运行的基础。良好的散热才能获得最低冷端温度的先决条件。以下就是半导体制冷片的几种散热方式：

1、自然散热。

采用导热较好的材料，紫铜铝材料做成各种散热片，在静止的空气中自由的散发热量，使用方便，缺点是体积太大。

2、 充液散热。

用较好的散热材料做成水箱，用通液体或通水的方法降温。缺点是用水不方便，浪废太大，优点是体积小，散热效果最好。

3、 强迫风冷散热。

工作气氛为流动空气，散热片所用的材料和自然散热片相同，使用方便，体积比自然冷却的小，缺点是增加一个风机出现噪音。

4、 真空潜热散热。

最常用的就是“热管”散热片，它是利用蒸发潜热快速传递热容量。

简单的散热方法如下：

1、像CPU散热器那样，风扇装在散热片中间，风扇向外抽风。

2、在散热片上设置风道。

3、可以水冷。

半导体制冷片的寿命有多久？

理论寿命很长~约30万小时；实际寿命受由使用状况不同差别很大，在不过流，不过压，冷热端（特别是热端）散热良好，不违规操作（重压，摔打，工作过程中突然转换制冷制热模式等）的情况下，使用5万个小时是很容易达成的。

如果遵照标准使用，设计合理，10万个小时是能保证的，因为现在很多的半导体激光打标机里面也用的半导体制冷片对发光单元强冷（用的恒温水冷对半导体制冷片散热），人家厂家保证的机头使用寿命是10万小时。但是许多人，喜欢超功率使用，用高电压，大电流，散热工作又做的不到位，结果1~2年就用坏了，甚至在一些人手上只能用几个月。