半导体制冷基础知识
电子制冷片参数请解释：
Imax：致冷组件提升的最温差时的工作电流（安培）；
Vmax：致冷组件都没有达到大温差时的工作电压（伏特）；
Th=30℃，指组件的热面温度控制在30℃；
ΔTmax：致冷组件产冷量Qc=0(W)时，热面温度Th=30℃时至少的比较大温差；
Qcmax：致冷组件温差ΔT=0℃时，热面温度Th=30℃时的的最致冷功率（瓦）；
ACRes：致冷组件的交流内阻；
L×B×H：长×宽×高（厚度）。
半导体制冷应用：
1、太阳能热电空调
规模很大热电空调：
规模大热电制冷空调一般是指制冷量在1kW不超过的装置，主要应用于潜艇、舰艇和列车上，据相关文献报道目前大制冷量将近30kw。潜艇、舰艇的热电制冷空调主要注意是单元组合式，各单元可其它运行，热端与海水或淡水并且热交换，冷端与舱室内的空气进行充分的换热，平稳运行时制热COP可以到达1.1～2.1。上海交通大学研制的BK-1.5型热电空调器，由热电堆、循环水泵、海水冷却器、通风机、翅片和控制箱等分成，已最终用在潜水器上。热电制冷空调也成功应用到于列车上。美国某列车热电制热空调系统的空调制冷功率17kW，COP约为0.7，同时也能主要用于制热。另有人旗下了一套用来太阳能热电技术的汽车内空气调节系统，该系统冷端散热器直接冷却阶段送风气流，而热端常规水循环散热：在38℃的环境温度下，制冷功率4.01kW，COP为0.42；如果没有天气晴朗，车顶的太阳能电池可使空调COP增加2%。
大型热电空调：
银色热电空调的制冷量一般在1kW100元以内，要注意区分陶瓷绝热系统制冷模块和散热器特点的模式。专题调研有一种通过热虹吸管通过武器锻造散热的新型热电压缩机货车驾驶室空调装置，该装置需要热电材料优值系数为2.0×10-3K-1的商业单级热电制热模块，用来汽车车行驶时的压差约束气流，按结构大流量、小温差、前龙人送风，COP值为0.51～0.79。另有新型系统将太阳能薄膜电池与建筑室内采光相结合，另外热电空调的辅助能量设备，也能同时实现程序夏天和冬天两季的采暖和制冷，其制热系数夏季还能够达到0.846。其结构如图4所示：
2、半导体热水器
半导体空调热水器是基于组件以半导体制冷块充当核心，依靠半导体制冷块的热端制热作热水器，冷端制冷作空调升温的构想来可以实行的。半导体制冷块夏天使用时，其空调制冷效率可达1.5，而冬天可以使用时其致热效率约1.8。就是为了达到比较比较好的效果，共建议使用10片半导体制冷块。
电子制冷块通电后一面制热，一面制冷，把半导体制冷块主要用于制冷，关键是做到产热端的散热，才能能保证冷端温度尽可能低。制冷块在航嘉冷静王钻石版工作条件下，冷热的两面比较大温差＞60℃。热端在我们的理想散热条件下温度假设不成立为30℃，则冷端在无负载的情况下可以到达-30℃。是为不向室外排热，需要水冷装置主要用于半导体制冷块热端的散热。如下图示为半导体热水器原理图：
机柜内的热水箱是循环水箱，水箱与以软管不相连作用于水循环，小水箱设坏了管引进中国自来水，但小水箱上总计三个水阀，分别用于操纵水的循环及冷水的补充。冷媒箱到冷凝器、冷凝器到冷泵、冷泵到冷媒箱的连接所构成了冷媒的循环，同样的区分很简单连接管。
二块半导体制冷块直接安装前均要可以检测有无也能制冷，需再注意热端也没接散热片的情况下肯定不能通电。半导体制冷块按1、3、5、7、9和2、4、6、8、10的规律分成两组，每组各由1台12V／30A开关电源供电。先给开关电源接1只白炽灯有假负载，将输出电压调高10V，然后才能串接30A直流电流表和制冷块。分组给空调制冷块通电，每组电流应该要在15A左右（每块压缩机块在10V电压下电流约为3A）。
3、基于条件半导体制冷的消暑防护头盔
判断到半导体制冷所拥有的微型化、小型化的特点，在个体防护设备如衣着鞋帽中应用半导体制冷技术是依先生的。此为一种实用新型专利，其设计头盔结构追加图示：
电脑设计除开帽壳体、压缩机器、太阳能电池板、电源装置，其中压缩机器系统设置在壳体上，压缩机器由半导体压缩机片、散热片、导冷块、风扇混编。制热片的热端直接连接散热片，散热片外设散热风扇；冷段再连接导冷块，导冷块外设冷气风扇，与帽体内壁冷气导管连接上脉相通，以气体循环冷气。
帽壳体顶部外壁设有太阳能电池板，接有热传感器，而太阳能电池板、热传感器、制热器都与外接电源装置相接。基于条件此设计，目标只在于可以提供头盔内部凉爽低温及防护。
追加图示为头盔剖面图，和风扇及导冷块的布置使了个眼色：
4、其他应用
设计和实现半导体制冷技术的特点，其在日常生活、医疗保健、军事、工农业都有着广泛应用：
1）日常生活领域：自制电子元件冷却装置，如建议使用在电脑CPU上的半导体压缩机片：
2）医疗领域：应用形式于活体细胞切片的冷冻切片机，刀片的可调控低温由半导体技术来利用；
3）实验设备—恒温金属浴：为了恒温储存样品、酶类、核酸和蛋白质的设备，应用半导体制冷技术来依靠精确控制恒温；
4）军事领域：半导体制冷片被应用范围的应用于冷却红外探头、激光发射器等军事设备用品。
电热致冷片（组件）用来帕尔贴（Peltier）效应通过制冷。Peltier效应是指电流按照电热偶时，一个节点会发热，至于一个节点吸热的现象。这是由法国物理学家JeanPeltier在1834年突然发现的。
到了1960年左右，出现了依靠N型、P型半导体材料可以制作的冰箱制冷片。因其体积小、制冷快、寿命长、无噪声等优点而被广泛应用在军事、医疗、实验装置中的制冷。
一片半导体制冷片
替增加冰箱制冷片的效能，大多数电子制冷片中包涵众多由N、P型半导体横列的制冷小单元。它们横列阵列排列，相互之间电气上是串联连接在一起。它们的冷端和热端则是电源两端在一起，夹两片陶瓷片互相间进行固定不动。
左：^^一个空调制冷单元；^^右：^^电阻在一起的制热单元阵列
冰箱制冷片外部引线具有平方根极性，由红、黑两种颜色区分。变动电流方向，变会转变制冷片的吸热和不发热表面。
TEC1-12706半导体制冷片
导致冰箱制冷片是半导体材料制成，同时又具有热电效应，所以直接使用数字万用表测量冰箱制冷片外部引线，都会才发现输出的阻值会在太大范围内变化，并且紧接着制热片受热后而剧烈变化。
下图实验会显示当手碰触冰箱制冷片表面时，数字万用表读出来的阻值不可能发生很大的变化。
手触摸空调制冷片，过多冰箱制冷片两面温度不可能发生变化，令测量电阻转变。能够的原因是制冷片出现电压，也让数字万用表读出来的电阻阻值不确切。
真接可以使用数字万用表可以测量到空调制冷片两边的电压。当在制冷面不使用手掌加热时，冰箱制冷片输出负电压。当喷洒酒精将压缩机片升温时，制热片输出正电压。
变化电子制冷片两边温度会影响到输出电压变动极性
压缩机片呢既然是可以产生电压，也可以不再产生电流。下图不显示建议使用数字万用表的测量电流档对空调制冷片输出电流测量。
将手放进压缩机片一个表面时，空调制冷片输出的电流将近1mA500左右。
半导体制冷单元输出电流
若是半导体制冷片在有温度差的情况下也能输出电压和电流，因此这个可以主要是用于发电。下图显示的是一个可以使用空调制冷片发电去给手机充电的系统。
在锅里放置冷水、冰块等。在锅底贴有空调制冷片，煤气罐从制冷片底下加热。压缩机片变会再产生电能供给手机充电时了。
发电锅原理
不过了，上述事项发电效率是不高的。冰箱制冷片的求实际用途我还是作用于制冷。
导致制冷片热惯量很小，因为它的制热速度非常快。使用红外摄像头观察空调制冷片在电流时的温度变化，看的到在几秒钟之内空调制冷片便达到热平衡了。
实验中的冰箱制冷片工作在外部12V电压下，河流的源头的电流约3.4A。
红外摄像头下显示压缩机片在电流时的发热端温度变化
^红外摄像头下没显示制冷片在按照电流时的吸热端温度变化
在实际电流时，压缩机片在冷热右端会出现一定的温度差。如果将空调制冷片的发热端使用散热片进行散热，来降底热端的温度，那样会以至于吸热端的温度也能得到了进一步减少。
下图总是显示了实际导热胶粘贴在散热片上的制冷片。
可以使用导热胶将空调制冷片粘帖在散热片上
工作在12V，3.4A下的空调制冷片。经散热器将压缩机片的发热面温度达到在室温，则制热表面的温度迅速变会提升零下30度。
在制热表面滴下自来水滴，它马上是会凝聚成冰。
在下图实验中，在水滴中参加了两个电极，不使用万用表测量电极之间的电阻。在室温下，水滴中电极之间的电阻总共是100k欧姆以内，与此同时温度减少，电阻增加。当水滴凝聚成冰时，电极之间的电阻都会迅速下降到10M欧姆。
水滴中电极电阻伴随着结冻和融化掉过程的变化曲线
当可以关掉空调制冷片电源，温度上升，冰新的融解成水滴后，电极两端的电阻然后再来到100k左右吧。那个实验会显示水和冰的导电性能超过很小。
对于压缩机片上的温度测量，是可以在用铂电阻、热电偶、半导体温度传感器通过测量。不使用普通地的二极管也这个可以参与测量。
二极管的向这边导通电流与端口电压之间的关系为下面公式所详细解释：
公式中：
上面公式没显示在同一电压下温度T越高，流过的电流越小。但求实际二极管的电流曲线和温度的关系亦是，不断温度减少，流过的电流就越大，说二极管是一个负温度系数的器件。如下图所示：
1N4148二极管在三种温度下的电压-电流关系
不好算二极管本来更具导通特性负温度系数，主要注意原因是在二极管电压电流公式中，方向相反饱和电流not也与温度有关系，因此不断温度的增加而逐渐增加。Is的增加遮盖了二极管电压电流公式中指数中的温度T的影响。
参照二极管负温度系数特性，在单独计算流过二极管电流时（.例如流经二极管电流为恒定的1mA），二极管两端的电压则会随着温度的降下来而减低。
下图不显示了在五种有所不同导通电流下1N4148二极管端口电压与温度之间的曲线。不显示了电压与温度互相间良好的道德的线性关系。利用那样的关系也可以凭借大多数的二极管结束温度的测量。
在不同的导通电流下二极管前向电压与温度之间的关系
下面动图不显示了放进制冷片上的二极管在通有1mA恒流情况下不断急速降温时间会出现的端口电压的变化。在玻璃封装的二极管周围滴有自来水，结果急速降温令水融化成冰，将二极管冻在压缩机片上。
动图总是显示，紧接着温度会降低，二极管端口电压迅速下降。因此电压与温度与完全呈现逆方向线性关系，所以才将下面的曲线旋转后回来看，也可以其实是制热片上中心温度随着时间降底的曲线。
二极管导通电压紧接着温度下降过程而发生变化
将上面的二极管直接更换成一个510欧姆的四头金属膜电阻，在用数字万用表测量电阻阻值。
下图不显示紧接着降温，电阻被到了最后冻结在空调制冷片上。电阻的数字总共增加了6欧姆左右。那个实验结果也相当诧异的。通常情况下，电阻的阻值应该是伴随着温度的降下来而减少，到底怎地在这些实验中所可以使用的电阻则是紧接着温度的降低而提高阻值。
金属膜电阻伴随着温度减低阻值变化曲线
上面实验总是显示金属膜电阻的温度系数非常小。
下面是对一个小型铝电解电容的温度实验。电解电容的标称值为10uF/16V。将电容横放在制热片上，用长自来水滴在电容与空调制冷片彼此间以结合传热性能。
随着制冷通过，电解电容温度降低并到了最后被水冰冻在冰箱制冷片上。电解电容的容值从最初的9.4uF会降低到8.2uF。
电解电容随着温度减低容量变化曲线
