熱電致冷器
TEC套件(圖示)(TEC+直流電源),可作為CPU和GPU的散熱器與風冷和水冷相比,半導體致冷片具有以下優勢:(1)可以把溫度降至室溫以下;(2)精確溫控(使用閉環溫控電路,精度可達±0.1℃);(3)高可靠性(致冷組件為固體器件,無運動部件,壽命超過20萬小時,失效率低);(4)沒有工作噪音。
TEC基本工作過程:當一塊N型半導體和一塊P型半導體結成電偶時,只要在這個電偶迴路中接入一個直流電源,電偶上就會流過電流,發生能量轉移,在一個接點上放熱(或吸熱),在另一個接點上相反地吸熱(或放熱)。對帕爾帖效應的物理解釋是:電荷載體在導體中運動形成電流。由於電荷載體在不同的材料中處於不同的能級,當它從高能級向低能級運動時,便釋放出多餘的能量;相反,從低能級向高能級運動時,從外界吸收能量。能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出。
在TEC製冷片中,半導體通過金屬導流片連線構成迴路,當電流由N通過P時,電場使N中的電子和P中的空穴反向流動,他們產生的能量來自晶格的熱能,於是在導流片上吸熱,而在另一端放熱,產生溫差。帕爾帖模組也稱作熱泵(heatpumps),它既可以用於致熱,也可以致冷。半導體致冷片就是一個熱傳遞工具,只要熱端(被冷卻物體)的溫度高於某溫度,半導體製冷器便開始發揮作用,使得冷熱兩端的溫度逐漸均衡,從而起到致冷作用。
熱電製冷又稱作溫差電製冷,或半導體製冷,它是利用熱電效應(即帕米爾效應)的一種製冷方法。
1834年法國物理學家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲,在將兩根鉍絲分別接到直流電源的正負極上,通電後,發現一個接頭變熱,另一個接頭變冷。這說明兩種不同材料組成的電迴路在有直流電通過時,兩個接頭處分別發生了吸放熱現象。這就是熱電製冷的依據。
半導體材料具有較高的熱電勢可以成功地用來做成小型熱電製冷器。型半導體和P型半導體構成的熱電偶製冷元件。用銅板和銅導線將N型半導體和P型半導體連線成一個迴路,銅板和銅導線只起導電的作用。此時,一個接點變熱,一個接點變冷。如果電流方向反向,那么結點處的冷熱作用互易。
熱電製冷器的產冷量一般很小,所以不宜大規模和大製冷量使用。但由於它的靈活性強,簡單方便冷熱切換容易,非常適宜於微型製冷領域或有特殊要求的用冷場所。