半导体制冷片工作原理

半导体制冷片工作原理型半导体，于此吸热量，到了NNP冷却之。在以往致冷器是运用在CPU的，是利用冷端面来冷却CPU，而热端面散出的热量则必需靠风扇来排出。致冷器也应用于做成车用冷/热保温箱，冷的方面可以冷饮机，热的方面可以保温热的东西。半导体致冷器的历史1960Peltiereffect19(1XYBA，BPeltiereffect。这现象最早是在1821ThomasSeeback1834一、因半导体致冷片薄而轻巧，体积很小，不占空间，并可以携带，做成车用电冷/热保温箱，放置车上，不占空间，并可变成冰箱及保温箱，夏天可以摆上几瓶饮料，就可以便冰饮，在冬天就可以变成保温箱。11PAGEPAGE5图(1)致冷器件的作用原理致冷器的名称相当多，如Peltiercooler、thermoelectric、thermoelectriccooler(简称T.E或 module，另外又称为热帮浦(heatpump)。二、致冷器件的结构与原理下图(2)是一个制冷器的典型结构。图(2)致冷器的典型结构致冷器是由许多N型和PNP图(3)致冷器的外观以下详细说明N型和P型半导体的原理:三、N型半导体与邻近四价之锗或硅原子互成一共价键，而多出一个电子来，如图(4Nnegative，电子带负电)。图(4)N型半导体由于加入五甲元素后会添加电子，故五价元素又被称为施体原子。N(majoritycarriers)N(minoritycarriers)。四、P型半导体如果在锗或硅中均匀掺杂三价元素，由于价电子间会互相结合而形成共价键，故每个三价元素会们称为电洞，如图(5)BP(Ppositive，电洞视为正电荷)。图(5)P型半导体由于加入三价元素后会造成一个空缺，故三价元素又被称为受体原子。PP动的。五、P-N结合PN电力良好，故实际上，就等于一个电阻器一样，如下图(6)所示。图(6)P-N结合但若将数片P或N则会产生各种不同的电气特性，而使半导体零件的功能更多彩多姿。今天我们要先看看把一块P型半导体与N型半导体结合起来的情况。PNPNP-NP-N图(7)NN变成负离子，如上图(7)(b)所示。P-N(P-Njunction)附近没有载体(电子或电洞)，只有离子之区域称为空乏区(depletioNregion)。(potentialbarrier)。障碍电位视半导体的掺杂程度而定，一般而言，Ge的P-N接合面约为0.2~0.3V，而Si的P-N接合面约为0.6~0.7V。六、正向偏压PN(8P-N偏压型式称为”正向偏压”。图(8)加上正向偏压EE足够大而克服了障N导体中的电子会越过P-N接合面而进入P型半导体与电洞结合，同时，电洞也会通过接合面而进入N型半导体内与电子结合，造成很大的电流通过P-N接合面。NPPPP-N接合面的电流将持续不断。P-N(IF)。七、反向偏压NPE6(9压之方式称为反向偏压。6图(9)加上反向偏压EP-N(IR=0)才对，然而，由于温度的引响，热能在半导体中产生了少数的电子─电洞对，而于半导体中有少数载体存在。在P-NPP-NP-NIR[注]：在实际应用时多将IR忽略,而不加以考虑。IR10℃，IR两倍。八、崩溃(Breakdown)理想中，P-NIR.。但是当我们不P-NP-NP-N九、二极管之V-1（电压-电流）特性把P-N接合体加上两根引线，并用塑料或金属壳封装起来，即成为二极管。二极管的电路符号如图7(10)(b)所示，两支引线分别称为阳极和阴极。7图(10)二极管PAGEPAGE11V-I（电压-电流）特性线。下图(11)为二极管之正向特性曲线。由特性曲线可看出二极管所加之正向偏压低于切入电压(cutiNvoltage)时，电流很小，一旦超过切入电图(11)典型的二极管正向特性IF（IFR0.6V，0.2VVF表(1)常温时二极管的正向压降注意！当温度升高的时候，二极管的正向压降VF会降低，其降低量为ΔVF=K×ΔΔT=温度变化量，℃K=硅为-2mV/℃，锗为-1.3mV/℃B-E极间也为P-N（锗或硅VF图(12)典型的二极管反向特性上图(12)为二极管的反向特性曲线图。由此图可得知：IRIR10μAIR10℃时，IRVBD后，电流会迅速增加，此时必须由外加电阻RIR，极管会烧毁。十、二极管的规格整流二极管之主要规格有：IO耐压-亦称为最大反向耐压(peakinversevoltagePIV)，此电压乃指不令二极管产生崩溃的VR十一、致冷晶片作工的原理以及运用实例PNNPCPU，而热端要接散热片风扇，将热量排出。于各接面之间，一样要涂上散热膏，以利热量之传导。以上就是致冷器的基本架构。致冷器的用途很多，其中一个主要的用途就是超频，而听说现在市面上卖的车用冰热保温箱也是使用这种芯片。目前致冷器所采用的半导体材料最主要为碲化铋(BismuthTellurideNP口，并氟内制造，因为成本昂贵。十二、热能转换EWQ定义为QE-W当QQE=Q-W:为热力学第一定律。E=Q+W:可看出热力学第一定律表示能量守恒的关系，即物体内能的增加E等于传入物体的热量Q与外界物体所做之功W的总和。物体升高温度一度所须吸收的热量，定义为物体的热容。热容量=limQ