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6. 热电半导体制冷片(TEC)是如何工作的?

1. 热电半导体制冷片是根据帕尔帖效应工作的固态热泵。帕尔帖效应理论认为,当电流通过两个导体时会发生加热或冷却的效应。在两个异质材料物体的两自由端施以一个电压,就会产生温差。利用这个温差,帕尔贴制冷效应将热从一端转移到另一端。

典型的热电半导体制冷片含有充当两种异质导体的p-n-型半导体元件阵列。这些元件阵列按电串联、热并联方式焊接在两个陶瓷板之间。当有直流电流从一对或多对元件的n-极流向P-极时,就会导致连接处的温度下降(“冷端”),于是就会吸收环境中的热量。随着电子从高能态往低能态迁移,热量电子转运,穿过半导体制冷片并最终在相反一端(“热端”)释放。

半导体制冷片热泵能力与电流大小及n型、p型半导体元件对(或热电偶)的数量成比例。N型和P型半导体(通常是碲化铋)因其易于达成泵热性能的最优化,而成为首选用于产生帕尔贴效应的材料。这些半导体还能控制导体内携带的电荷载体的类型。