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1、半导体技术在小型恒温箱的应用1 半导体技术在小型恒温箱的应用一、设计目的20世纪 90 年代开始全球性禁止使用CFCs物质,为热电技术的发展提供新的机遇和动力，热电制冷又称之为半导体制冷,没有压缩机和制冷剂 ,具有控制方便、运行可靠、 布局灵活、 适应性强等特点。 本设计运用半导体芯片制作了小型恒温箱，达到箱体恒定温度的目的。二、国内外研究概况在半导体制冷技术开始于50 年代末 60 年代初，当时在国际上也是比较早的研究单位之一， 60 年代中期，半导体材料的性能达到了国际水平，60 年代末至80 年代初是我国半导体制冷片技术发展的一个台阶。在此期间，一方面半导体制冷材料的优值系数提高， 另一
2、方面拓宽其应用领域。 中国科学院半导体研究所投入了大量的人力和物力了半导体制冷片，因而才有了现在的半导体制冷片的生产及其两次产品的开发和应用。三、工作原理半导体制冷片（ TE）也叫热电制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理， 以下的图就是一个单片的制冷片，它由两片陶瓷片组成， 其中间有N 型和 P 型的半导体材料 （碲化铋），这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。半导体制冷片的工作
3、原理是：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。四、原理方案设计半导体制冷不需要制冷剂， 所以不需要考虑破话坏臭氧层问题；由于没有运动构件，噪音非常小而且体积也很小。由于这两方面的突出优点， 我们这里利用了半导体芯片，热交换器、隔热箱、风扇安装了小型恒温箱。五、功能及特点半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：1、 不需
4、要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。2、 半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 半导体技术在小型恒温箱的应用2 3、 半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制， 可实现高
5、精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。4、 半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快， 在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。6、 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆， 用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大， 因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90到负温度 130都可以实现。六、作品外形照片七、推广应用价值虽然，这个系统目前制冷的效
6、率是不高的，但是随着半导体的发展， 相信不久的将来，半导体芯片的温差效应的效率会越来越高，半导体的制冷优异性能会得到更广泛的应用。附：工艺流程图（一）芯片安装1、芯片安装使用了一块半导体芯片。2、为了防止冷热端断路，芯片外围均使用隔热板隔热。3、散热板安装（安装尺寸及风扇位置见安装图）: （二）电路接线芯片接线与风机采用并联形式，由电源直接供电。采用了无级调节电压，按温度变化调节电压的高低。（三）外壳安装名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 半导体技术在小型恒温箱的应用3 外 壳 使 用 泡 沫 封 装 ， 只 留 封 口 和 引 线 位 置 。 尺 寸 是200mmX150mmX150mm3、用保温棉保温，在机箱外壳加了散热装置。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -