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投入式制冷器是一种以半导体材料为基础的电子元件

发布时间:2022-04-08      点击次数:399
  投入式制冷器也被称为珀尔帖制冷器,是一种以半导体材料为基础,可以用作小型热泵的电子元件。通过在热电制冷器的两端加载一个较低的直流电压,热量就会从元件的一端流到另一端。此时,制冷器的一端温度就会降低,而另一端的温度就会同时上升。值得注意的是,只要改变电流方向,就可以改变热流的方向,将热量输送到另一端。所以,在一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加热两种功能。因此,热电制冷器还可以用于准确的温度控制。
 
  为了给新用户提供一个热电制冷器制冷量的大致概念,我们先以一个典型的单级热电制冷器为例。将这个单级热电制冷器放置在散热器上,使其保持在室温。然后将其连接在一个适当的电池上或者直流电源上,制冷器的冷端温度会降低到大约-40℃。此时,制冷器上将达到相对热平衡状态,而且制冷器两端将达到温差(DTmax)。如果向冷端不断输入热量,冷端温度会逐渐增加,直到与热端温度相同。这一时刻,制冷器会达到制冷量(Qnmax)。
 

投入式制冷器

 
 

  投入式制冷器与传统的机械式制冷器都遵循相同的热力学法则,并且,尽管两者的组成形式有很大不同,但是其工作原理却是相同的。机械式制冷单元中,先使用压缩机增加液体的压力,使制冷剂在体系中循环流动。然后,制冷剂在冷冻区固化,在随后的升华过程中吸收热量使冷冻区温度降低。而在冷冻区被吸收的热量被运输到压缩机,并通过制冷剂压缩这个过程将热量传递给环境。相对的,在热电制冷系统中,掺杂的半导体材料就充当了液态制冷剂的作用,而冷凝器被散热器所取代,压缩机被直流电源所取代。通过在热电制冷器上加载直流电源,使半导体中的电子发生运动。在半导体材料的冷端,热量被电子运动所吸收,这些电子运动到材料的另外一端,即热端。由于材料的热端连接在散热器上,热量也就从材料体内传到散热器上,然后再被输送到环境中。
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