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半导体热电技术

2019-07-29 14:40
一、半导体热电制冷技术
  技术简介:
  半导体热电制冷技术是利用半导体材料的Peltier效应实现制冷或加热的一种能量转换技术,广泛应用于光电子、电子工业、生物医疗、消费类家电等领域。                                                     
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  热电制冷技术的核心部件为热电制冷组件(TEC),也称作热电制冷器或热电制冷芯片。如上图所示,热电制冷组件通常是由若干对p、n型半导体热电偶串联而成。
  当接上直流电源后,热电制冷组件的一端会温度降低,而另一端温度会同时升高。借助热交换器等各种传热手段,使制冷组件的热端不断散热,则组件的冷端将不断从工作环境吸热热量。值得注意的是,此现象是完全可逆的,只要改变电流方向,就可以使热量向相反的方向转移。因此,在一个热电制冷组件上可同时实现制冷和加热两种功能。
 
  技术特点:
  在一些中小功率制冷,特别是需要精确温度控制的场合,热电制冷技术可以提供很大的帮助,甚至成为唯一的技术解决方案。与传统的机械制冷方式相比,热电制冷具有很多优点:
 
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  热电制冷组件性能曲线:
 
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  Qc-I:表示在热面温度一定时,不同温差下制冷功率与输入电流之间的对应关系。该曲线可以评价热电制冷组件是否有足够的制冷能力来满足应用需求。
  V-I:表示不同温差下,输入电压与输入电流之间的对应关系。当温差与电流确定后,该曲线可以帮助用户选择合适的电源。
 
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  Qh-I:表示在热面温度一定时,不同温差下热面散热功率与输入电流之间的对应关系。Qh为Qc与输入电功率之和。
  COP-I:表示不同温差下,COP系数与输入电流之间的对应关系。COP系数为制冷功率与输入电功率的比值。该曲线有助于用户确定制冷效率,从而实现制冷能力的最大化。  
 
二、温差发电技术
  技术简介:
  温差发电技术是利用半导体材料的Seebeck效应将热能直接转换成电能的一种新能源技术,具有结构紧凑、无运动部件、性能可靠、免维护、工作时无噪声、低碳环保等特点,广泛应用于空间、军事、工业、汽车、新能源、民用家电等领域。
 
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  温差发电技术的核心部件为温差发电组件(TEG),也称作温差发电芯片。如上图所示,温差发电组件通常由若干对p、n半导体电偶对串联而成。只要温差发电组件的热面有热量输入,在组件冷热两面之间建立起温度差,就会有源源不断的直流电发出。
 
  温差发电组件性能曲线:
 
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  在温差一定的情况下,V-I特性曲线可以看作是一条直线,直线的横截距表示短路电流,纵截距表示开路电压,斜率表示动态内阻。当温差发电组件的动态内阻与外负载相等时,可获得最大输出功率。此时,输出电压为开路电压的一半。
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