半导体制冷冰箱原理

更新时间:02-01 装修 由 终止符 分享

看了你图片,是车载冰箱,采用半导体制冷的。

半导体冰箱,又被人们称为电子冰箱,它和其他使用压缩机的冰箱产品不同。 电子半导体车载冰箱是利用特种半导体材料构成的P-N结,形成热电偶对,通过一块较小的半导体芯片使用帕尔贴原理,在两种不同的导体所构成的电路中直流电路通过时在结点的金属片接头处开释热量,通过不同的电流流向实现制冷和制热的最终目的。

得益于这种制冷方式,电子半导体式的车载冷暖箱可以制冷及制热,工作温度范围5℃到65℃。

右边是电子半导体车载冷暖箱工作原理

半导体冷暖箱是什么意思

半导体冷暖箱是什么意思

半导体冷暖箱是什么意思,利用半导体效应制成的冷热两用箱,既可以制冷,是小型电冰箱;又可以制热,是一种保温箱。很多人都不太了解这个冰箱的原理和使用方法吗,如果想了解就快看看吧

半导体冷暖箱是什么意思1

一、利用半导体效应制成的冷热两用箱,既可以制冷,是小型电冰箱;又可以制热,是一^种保温箱。中有个半导体制冷制热器件,是用上百对不同材料的半导体块组成的。每对半导体材料的导电方式不同,分别叫做N型和P型半导体。它们成双成对地排列,并且用两块金属片把半导体连接起来。

二、这样制成的半导体器件,有一^种奇特的效应,当电流从一*种半导体流经另一种半导体时,在两端的接点处会产D小型电;水箱生放热和吸热现象。也就是一^端放热制热,另一端吸热制冷。电流方向相反,放热或吸热端也相反,本来制冷的一端可变为制热;放热和吸热的多少则按电流的大小来决定。

三、冷热箱就是利用这种半导体器件来工作的。箱体内层用薄金属制造,外层采用隔热材料。把半导体器件紧贴内壁安装,一端用传热本领强的铝、铜材料。如果产生吸热,就通过这块材料从箱内吸收大量的热,使箱内温度降低。另一端装上散热器、小风扇,将箱内吸收的’热量从散热端向外界散出,达到制冷的目的。

四、如果改变电源极性,外界的热量就被吸收,由另一端向箱内散出,形成箱内温度升高,得到保温。一个容积为10升的冷暖箱,在环境温度20℃时,箱内温度可达_以下;调换电源极性后,开始制热,箱内温度可达70冗以上。结构简单,安全可靠,它不像电冰箱和空调器,需要用机械压缩机和冷凝剂才能制冷。

这种冷热箱耗电省,携带方便,广泛应用于家庭、宾馆、医疗保健、水产养殖,畜牧和科学实验等。

半导体冷暖箱是什么意思2

半导体冷暖箱的原理

在原理上,半导体的制冷片只能算是一个热传递的工具,虽然制冷片会主动为芯片散热,但依然要将热端的高于芯片的发热量散发掉。在制冷片工作期间,只要冷热端出现温差,热量便不断地通过晶格的传递,将热量移动到热端并通过散热设备散发出去。因此,制冷片对于芯片来说是主动制冷的装置,而对于整个系统来说,只能算是主动的导热装置,因此,采用半导体制冷装置的ZENO96智冷版,依然要采取主动散热的方式对制冷片的热端进行降温。

风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热,通常热端的温度在没有散热装置的时候会达到100度左右,极易超过制冷片的承受极限,而且半导体制冷效率的关键就是要尽快降低热端温度以增大两端温差,提高制冷效果,因此在热端采用大型的散热片以及主动的散热风扇将有助于散热系统的优良工作。在正常使用情况下,冷热端的温差将保持在40~65度之间。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。

半导体冷暖箱是什么意思3

半导体冷暖箱的使用方法

1、冷热冲击箱需要在一个通风良好的环境,而且地面需要平整干净。

2、需要接一个压力6kg以内的压缩空气。

3、电源需使用380V,3相5线, 10个平方米铜芯线。

4、进行接电,并打开电源,然后进行触摸屏的程式设定。

5、程式设定好后,打开测试箱门,把半导体产品放入测试区内,然后直接在触摸屏上按确认, 这样冷热冲击箱会按照你提前设定好的程序进行测试及循环。

求半导体空调和磁制冷冰箱的制冷原理~

半导体空调原理:

半导体制冷器件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成正比,且与两种导体的性质及热端的温度有关,即: Qab=Iπab

πab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数 ,单位为, 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

帕尔帖系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接点温度,其数值可以由赛贝克系数αab得出πab=αabT与塞贝克效应相,帕尔帖系也具有加和性,即:

Qac=Qab+Qbc=(πab+πbc)I

因此绝对帕尔帖系数有πab=πa- πb

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。

磁制冷冰箱原理:

磁冰箱是根据磁热效应的原理制成的。稀土元素钆(Gd)是一种具有巨磁热效应的金属,在等温磁化时向外界放出热量,在绝热去磁时温度降低,因而可从外界吸取热量,达到制冷目的。为了完成制冷循环过程,可先在高温环境中对工质施加外磁场,并等温地实现伴随着熵减少而进行的放热过程;然后在低温下撤去外磁场,让工质进行等温吸热,最后在这两个过程之间用适当的过程加以连接,就可完成制冷操作。用不同种类的过程连接上述两个过程可以得到不同的磁制冷循环,如磁卡诺循环、磁斯特林循环、磁埃里克森循环以及磁布雷顿循环等。 

    磁卡诺循环是用绝热去磁和绝热磁化过程连接两个等温过程(见图1)。在这个循环中,外部对制冷工质所做的功相当于四边形ABCD的面积。下面以最简单的磁卡诺循环为例对绝热去磁制冷过程进行说明(见图2)。 

  等温磁化过程(图1中的AB过程):热开关Ⅰ闭合、Ⅱ断开,磁场施加于磁工质,使熵减小,通过高温热源与磁工质的热端连接,热量从磁工质传入高温热源。   绝热去磁过程(图1中的BC过程):热开关Ⅰ断开、Ⅱ仍断开,逐渐移去磁场,磁工质内自旋系统逐渐无序,在去磁过程中消耗内能,使磁工质温度下降到低温热源温度。   等温去磁过程(图1中的CD过程):Ⅱ闭合、Ⅰ仍断开,磁场继续减弱,磁工质从低温热源吸热。   绝热磁化过程(图1中的DA过程):Ⅱ断开、Ⅰ仍断开,施加一较小磁场,磁工质温度逐渐上升到高温热源温度。 

    由于室温附近磁性离子系统的热运动大大加强,磁性工质的磁有序度难以形成,在受外磁场作用前后的磁熵变大大减小,同时强磁场的产生也受到许多条件的限制,磁热效应也大减弱。为了进一步提高室温磁制冷机的效率,通常主要应用磁埃里克森循环制冷机,图3是金属钆在200~300K条件下的T-S图。若按磁卡诺循环制冷(图中1’23’4’1’),则温降很小。埃里克森循环(图中12341)由四个过程组成,1→2为等温磁化、2→3为等磁场过程(温度降低)、3→4为等温去磁(吸热制冷)、4→1为等磁场过程(温度上升)。 

  磁冰箱的核心是一个旋转装置,该装置包括含有金属钆片的转轮和一块高磁场强度稀土永磁铁。工作时,钆轮通过永磁铁缺口进入磁场后出现巨大的磁热效应,由此导致钆轮升温,系统内第一条循环管道的水将钆轮温度升高获得的热量带走,以使钆轮冷却;当钆轮离开磁场后,钆轮温度就会下降到低于它进入磁场前的温度,此时系统内第二条循环管道的水通过钆轮并被钆轮冷却,被冷却的水成为制冷源,可用于制冷;若用凝固点远低于纯水的液体(如水和乙醇的1:1混合液)作为制冷源,就可制成有冷冻功能的实用型冰箱。 

  这一科研成果彻底改变了传统的冰箱制冷系统,工作时只需驱动钆轮转动的发动机、抽水机的电力,从而节约了能源。该系统工作时无声、几乎无振动。如果用近年来新发现的GdSiGe系磁致冷材料(在室温附近,Gd5Si2Ge2的磁热效应是金属钆的两倍)或新近研究出的铁锰磷砷合金材料替代金属钆片,其制冷效率将更高。

半导体制冷的冰箱放在卧室里会释放有害气体吗

不会释放有害气体。且不单是半导体制冷的小冰箱,就算是正常的蒸气压缩制冷的中大型冰箱在制冷过程中也不会释放任何有害气体。半导体制冷的冰箱工作原理是制冷片在电流的作用下把一个区域的热量传递到另外一个区域,在传递热量过程中没有化学反应,也就不会有新的物质产生。不过还是不建议把冰箱摆放在卧室内,因为冰箱摆放在卧室内一个是不够卫生,另外一个是冰箱运转噪声也会影响睡眠。

半导体制冷的工作原理是怎样的

半导体制冷又称温差电制冷、或热电制冷。是未来电冰箱制冷技术发展的一个方向。半导体制冷是利用特种半导体材料,制成制冷器件,通电后直接制冷,因此得名半导体制冷。

用两种不同金属组成一对热电偶,当在热电偶中通以直流电流时,将在电偶的不同结点处,产生吸热和放热现象,这种现象称为珀尔帖效应。

利用珀尔帖效应制成的半导体制冷器的电偶,是由一种特制的N型和P型半导体组成的。N型半导体是靠电子导电的,而P型半导体是靠所谓“空穴”来导电的。

不论N型半导体中的自由电子,还是P型半导体中的空穴,它们都参与导电,统称为“载流子”,由“载流子”导电的现象,是半导体所特有的。

半导体制冷原理是把一个P型半导体和一个N型半导体,用铜连接片焊接而成电偶对,如图2-7所示。当直流电流从N型半导体流向P型半导体时,则在2、3端的铜连接片上产生吸热现象,此端称为冷端;而在1、4端的铜连接片上产生放热现象,此端称为热端。如果电流方向反过来,则冷、热端将互换。

图2-7 半导体制冷器电偶对的工作原理

当这个制冷器件中通入一定数量的直流电时,冷端会逐渐冷却下来,并出现结霜;而热端的温度逐渐升高,并向周围环境放热。载流子在金属和半导体中的势能大小是不同的,所以载流子在流过结点时,必然会引起能量的传递。当电流的极性如图2-7所示,电子从电源负极出发经金属片—结点4—P型半导体—结点3—金属片—结点2—N型半导体—结点1—金属片,回到电源正极。由于左半部是P型半导体,导电方式是空穴型的,空穴的流动方向与电子流动方向相反。所以空穴是从金属片—结点3—P型半导体—结点4—金属片,回到电源负极。

空穴在金属中具有的能量、低于在P型半导体中空穴所具有的能量:当空穴在电场作用下,由金属片通过结点3到达P型半导体时,必须增加一部分能量,但空穴本身是无法增加能量的,只有从金属片中吸收能量、并把这部分热能转变为空穴的势能,因此,在结点3处的金属片被冷却下来。当空穴沿P型半导体通向结点4流向金属片时,由于P型半导体中空穴能量大于金属中空穴的能量,因而要释放出多余的势能,并将其以热能的形式放出来,所以结点4处的金属被加热。

图2-7中右半部是N型半导体与金属的联结,是靠自由电子导电的,而电子在金属中的势能低于N型半导体中电子的势能。在电场作用下,电子从金属中通过结点2到达N型半导体时,必然要增加势能,这部分势能也只能从金属片的热能取得,因此使结点2处的金属片“冷却”下来。当电子从N型半导体经过结点1流向金属片时,因电子是由势能较高的地方流向势能较低的地方,故释放出多余的势能,并将其变成热能,使结点1处的金属片加热,这样上部的金属片被冷却下来,成为冷端;而下部的两个联接片均放出热量,成为热端。

当电源正负极性调换时,因电子空穴的流动方向将与上述相反,故冷热端将互换。

综上所述,半导体制冷的吸热和放热是由载流子(电子和空穴)流过结点时,由势能的变化而引起能量的传递,这就是半导体制冷的本质。

由于一个电偶对产生的热电效应较小(一般约为1.163W左右,视元件的尺寸大小而异),所以实际应用时是将数十个电偶对串联起来,将冷端放在一起,热端放在一起,称为热电堆,将热电堆和热交换器用焊接方式连接起来制成半导体制冷器,如图2-8所示。其特点是结合强度高、接触热阻小,适用于热流密度较大的情况。为了保持电绝缘,在热电堆和热交换器之间用金属化瓷片材料进行绝缘。

图2-8 半导体制冷器的热电堆

我国目前应用的制冷半导体材料,多数是以碲化铋为基体的三元固熔体合金,其中P型材料是Bi2Te3-Sb2Te3;N型材料是Bi2Te3-Bi2Se3。由于半导体材料性能的限制,目前半导体制冷的效率比一般压缩式要低,耗电量约大1倍。但在几十瓦小能量的情况下,由于半导体制冷器的效率与能量大小无关,故对微小型制冷装置,反而比压缩式经济。此外由于半导体制冷器必需使用直流电源,价格贵,使它的应用受到一定的限制。

电冰箱制冷原理物理

市民对于冰箱是如何制冷感到很是疑惑,其实,它所用的原理很简单,液体化为气体时要吸热。反之,气体化为液体时要放热。那么,下面来具体看看冰箱制冷原理是什么吧。一、冰箱的种类及对应冰箱制冷原理:1.压缩式电冰箱:该种电冰箱由电动机提供机械能,通过压缩机对制冷系统作功。制冷系统利用低沸点的制冷剂,蒸发时,吸收汽化热的原理制成的。其优点是寿命长,使用方便,目前世界上91~95%的电冰箱属于这一类。2.吸收式电冰箱:该种电冰箱可以利用热源(如煤气、煤油、电等)作为动力。利用氨-水-氢混合溶液在连续吸收-扩散过程中达到制冷的目的。其缺点是效率低,降温慢,现已逐渐被淘汰。3.半导体电冰箱:它是利用对PN型半导体,通以直流电,在结点上产生珀尔帖效应的原理来实现制冷的电冰箱。4.化学冰箱:它是利用某些化学物质溶解于水时强烈吸热而获得制冷效果的冰箱。5.电磁振动式冰箱:它是用电磁振动机作本动力来驱动压缩机的冰箱。其原理、结构与压缩式电冰箱基本相同。6.太阳能电冰箱:它是利用太阳能作为制冷能源的电冰箱。7.绝热去磁制冷电冰箱、辐射制冷电冰箱、固体制冷电冰箱。二、冰箱制冷原理详解1.压缩机压缩制冷剂气体。这将升高制冷剂的压力和温度(橙色),而冰箱外部的热交换线圈帮助制冷剂散发加压产生的热量。2.当制冷剂冷却时,制冷剂液化成液体形式(紫色),并流经安全阀。3.当制冷剂流经安全阀时,液态制冷剂从高压区流向低压区,因此它会膨胀并蒸发(浅蓝色)4.在蒸发过程中,它会吸收热量,发挥制冷效果。5.冰箱内的线圈帮助制冷剂吸收热量,使冰箱内部保持低温。然后,重复该循环。

声明:关于《半导体制冷冰箱原理》以上内容仅供参考,若您的权利被侵害,请联系13825271@qq.com
本文网址:http://www.25820.com/decorate/32_1802231.html