新技术 高颜值,冷暖两用水杯
近年来半导体制冷片在家电行业换取了越来越多的应用。半导体压缩机片英文是“Peltier”,所以才很多人也称其为“帕尔贴”。
半导体压缩机片的一大优点是即也可以制冷还也能加热,并且控制简单,体积小,耗电少。比如那款Setir乾坤袋小巧便携冷暖两用式水杯就按结构了半导体制冷的新技术,可以做到了一键操纵水杯的制冷和加热。
电热热电制冷片(组件)凭借帕尔贴(Peltier)效应接受制冷。Peltier效应是指电流通过电热偶时,一个节点不发热,另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年以内,出现了用来N型、P型半导体材料可以制作的空调制冷片。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
为了能提高冰箱制冷片的效能,大多半导体制冷片中中有众多由N、P型半导体组成的制冷小单元。它们横列阵列排列,相互之间电气上是电阻在一起。它们的冷端和热端则是并联连接在一起,夹两片陶瓷片互相间参与固定不动。
左:^^一个制冷单元;^^右:^^串联在一起的压缩机单元阵列
制冷片外部引线具备电源电动势极性,由红、黑两种颜色区分。决定电流方向,是会改变空调制冷片的吸热和发热表面。
TEC1-12706半导体制冷片
的原因制冷片是半导体材料造而成,同时又本身热电效应,因此真接可以使用数字万用表测量冰箱制冷片外部引线,变会发现到输出的阻值会在比较大范围内变化,另外与此同时制热片受热后而剧烈变化。
下图实验显示当手碰触制冷片表面时,数字万用表读得出的阻值不可能发生太大的变化。
去摸空调制冷片,影响到冰箱制冷片两面温度不可能发生变化,令测量电阻转变。唯一的原因是压缩机片有一种电压,也让数字万用表可以读出的电阻阻值不准确。
直接建议使用数字万用表也可以测量到制热片两边的电压。当在制冷面在用手掌加热时,空调制冷片输出负电压。当喷洒酒精将冰箱制冷片温度下降时,制热片输出正电压。
改变电子制冷片两边温度会引起输出电压转变极性
制冷片呢既然可以有一种电压,也是可以再产生电流。下图总是显示在用数字万用表的测量电流档对空调制冷片输出电流测量。
将手放在旁边制热片一个表面时,制冷片输出的电流逼近1mA左右。
半导体制冷单元输出电流
若是半导体空调制冷片在有温度差的情况下都能够输出电压和电流,因此也可以用于发电机组。下图会显示的是一个可以使用冰箱制冷片发电去给手机充电的系统。
在锅里不宜放置冷水、冰块等。在锅底贴有制冷片,通过煤气罐从制冷片底下加热。空调制冷片变会再产生电能供给手机充电了。
发电锅原理
肯定了,根据上述规定发电效率是不高的。制冷片的实际中用途应该主要是用于制冷。
的原因制热片热惯量很小,所以它的制冷速度非常快。使用红外摄像头观察制热片在是从电流时的温度变化,可以看到在几秒钟之内制热片便提升到热平衡了。
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。
红外摄像头下显示制热片在电流时的发热端温度变化
^红外摄像头下会显示制冷片在电流时的吸热端温度变化
在通过电流时,空调制冷片在冷热右端会产生一定的温度差。如果将空调制冷片的发热端不使用散热片参与散热,来会降低热端的温度,这样会使得吸热端的温度也能够得到了进一步减少。
下图总是显示了是从导热胶再复制在散热片上的冰箱制冷片。
不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。经由散热器将冰箱制冷片的发热面温度尽量在室温,则空调制冷一层膜的温度迅速是会达到零下30度。
在制冷表面滴下自来水滴,它迅速是会凝聚成冰。
在下图实验中,在水滴中组建了两个电极,可以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太约是100k欧姆70左右,与此同时温度降底,电阻增强。当水滴凝结成冰时,电极之间的电阻可能会上升到10M欧姆。
水滴中电极电阻与此同时结冻和融化掉过程的变化曲线
当关闭制冷片电源,温度向上升,冰然后再融解成水滴后,电极两端的电阻新的来到100k500左右。这样的实验会显示水和冰的导电性能相差不多比较大。
这对制热片上的温度测量,这个可以使用铂电阻、热电偶、半导体温度传感器参与测量。不使用普通地的二极管也可以不通过测量。
二极管的朝导通电流与端口电压之间的关系为下面公式所具体解释:
公式中:
上面公式会显示在相同电压下温度T越高,流过的电流越小。但实际二极管的电流曲线和温度的关系却也,与此同时温度减少,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
实际中二极管之所以具备导通特性负温度系数,比较多原因是在二极管电压电流公式中,运动方向析出电流it's也与温度有关系,而且随着温度的增加而剧烈提高。Is的增加完全遮住了二极管电压电流公式中指数中的温度T的影响。
据二极管负温度系数特性,在固定不动流过二极管电流时(例如水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完全不同导通电流下1N4148二极管端口电压与温度之间的曲线。显示了电压与温度互相良好的道德的线性关系。借用这个关系可以不利用普通地的二极管能完成温度的测量。
在不同的导通电流下二极管前向电压与温度之间的关系
下面动图总是显示了放到压缩机片上的二极管在通有1mA恒流情况下与此同时降温时间直接出现的端口电压的变化。在玻璃封装方法的二极管周围滴有自来水,到最后降温令水凝固成冰,将二极管冻在冰箱制冷片上。
动图总是显示,不断温度降底,二极管端口电压迅速下降。由于电压与温度与呈现出反向线性关系,因此将下面的曲线上下翻转进来看,可以以为是制冷片上其温度紧接着时间降低的曲线。
二极管导通电压不断降温过程而突然发生变化
将上面的二极管换新成一个510欧姆的银色金属膜电阻,不使用数字万用表测量电阻阻值。
下图不显示不断降温,电阻被到最后冻结帐户在制热片上。电阻的数字总共增强了6欧姆500左右。这个实验结果又是相当很奇怪的。通常情况下,电阻的阻值应该要与此同时温度的升高而增加,真不知道为甚么在这样的实验中所可以使用的电阻则是不断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
上面实验会显示金属膜电阻的温度系数的很小。
下面是对一个一百头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,铁钩自来水滴在电容与压缩机片互相间以加强传热性能。
紧接着制冷接受,电解电容温度会降低并终于被水冰冻后在空调制冷片上。电解电容的容值从最初的9.4uF降低到8.2uF。
电解电容紧接着温度降底容量变化曲线