半导体制冷器（半导体制冷器厂家）

利用半导体P-N结的温差电效应可以制造制冷器。用于红外探测器的半导体制冷器可以获得低达干冰温度195K（零下78℃）的制冷温度。

半导体制冷器的工作原理

半导体制冷器基于固体内三种有内在联系的电子与声子相互作用的效应制冷——赛贝克（Seebeck）温差电效应、珀尔帖（Peltier）电致温差效应和汤姆逊（Thomson）电子输运热能效应。因此将其称为珀尔帖制冷器（Peltier Cooler）不太准确。

在赛贝克效应中，2个结处于T1、T2两个不同的温度，温度高的结电子能量大，温度低的结电子能量小，当高温端的电子向低温端扩散并堆积在低温端，直到堆积的电子数量产生的内建电场——温差电压Vab可以平衡高温端电子向低温端扩散。

一级半导体制冷器的结构示意图

多级半导体制冷器将多个一级制冷器串联起来，使下一级半导体制冷器的制冷面作为上一级半导体制冷器的散热面，可增大半导体制冷器的总的制冷温差。由于制冷效率很低，级数越多，每一级的制冷量下降也越多。利用六级半导体制冷器，虽然最大可以获得130K的总温差，但制冷量只有10mW量级。

5种实际的多级半导体制冷器

2种四级半导体制冷器的应用实例

半导体制冷器的主要技术参数

（1）级数（单位：级）

串联的半导体制冷器的级数，目前最多可达6级。

（2）最大温差（单位：K或℃）

半导体制冷器冷、热两端的最大温差，目前一级半导体制冷器可以获得最大温差为67K（℃），市售的商品一般可达60K（℃）。

（3）最大制冷功率（单位：W）

半导体制冷器可提供的最大制冷功率，一级半导体制冷器的典型值为1 W量级，六级半导体制冷器的典型值为10mW。

（4）最大温差电流Imax（单位：A）

半导体制冷器在最大温差时的工作电流，典型值为1 A量级。

（5）最大温差电压Vmax（单位：V）

半导体制冷器在最大温差时的工作电压，典型值为1V量级。

（6）冷装载基板尺寸（单位：mm）

一般半导体制冷器的制冷面的尺寸即为冷装载面的尺寸，典型值为1cm×1 cm量级。

（7）外形尺寸（单位：mm）

半导体制冷器的外形尺寸，典型值为10mm量级。

（8）质量（单位：g）

半导体制冷器的质量，不计外散热器时，其典型值为10g量级。

半导体制冷器技术的发展趋势

半导体制冷器用于工作温度在170K（-103℃）以上红外探测器的制冷，半导体制冷器还用于近室温封装的红外探测器制冷，或作为室温封装红外探测器的温度稳定器使用。在热像仪中，半导体制冷器作为一个用于非均匀性校正黑体的使用。此外，也用于高性能CCD的制冷。

半导体制冷器技术的发展趋势

提高制冷效率

提高制冷效率始终是半导体制冷器技术的努力方向，其核心是寻找温差电系数更大的半导体材料。

“片上制冷”

直接将半导体制冷器制作在被制冷的半导体芯片上，或是提高芯片工作的稳定性，或是提高芯片的可靠性，或是提高芯片的功率，等等。