半導(dǎo)體制冷原理課件

2.3.1空氣制冷歷史上第一次實現(xiàn)的氣體制冷機是以空氣作為工質(zhì)的，并且稱為空氣制冷機壓縮式空氣制冷機的工作過程也是包括等熵壓縮，等壓冷卻，等熵膨脹及等壓吸熱四個過程這與蒸汽壓縮式制冷機的四個工作過程相近，其區(qū)別在于工質(zhì)在循環(huán)過程中不發(fā)生集態(tài)改變2.3.1空氣制冷歷史上第一次實現(xiàn)的氣體制冷機是以空氣作12.3.1空氣制冷歷史上第一次實現(xiàn)的氣體制冷機是以空氣作

圖2-162無回?zé)峥諝庵评錂C系統(tǒng)圖

Ⅰ-壓縮機Ⅱ-冷卻器

Ⅲ-膨脹機Ⅳ-冷箱

圖2-163

無回?zé)峥諝庵评錂C理論循環(huán)的p-V圖與T-s圖 圖2-162 圖2-1632 圖2-162 圖2-163 圖2-162 NEXTNEXT3NEXTNEXT3

圖2-162示出無回?zé)峥諝庵评錂C系統(tǒng)圖

圖2-163所示是冷箱中制冷溫度是環(huán)境介質(zhì)的溫度1-2是等熵壓縮過程2-3是等壓冷卻過程3-4是等熵膨脹過程4-1是在冷箱中的等壓吸熱過程圖2-162示出無回?zé)峥諝庵评錂C系統(tǒng)圖圖2-4圖2-162示出無回?zé)峥諝庵评錂C系統(tǒng)圖圖2-

現(xiàn)在進(jìn)行理論循環(huán)的性能計算，單位制冷量及冷卻器的單位熱負(fù)荷分別是：(2-144)(2-145)單位壓縮功和膨脹功分別是：(2-146)(2-147)現(xiàn)在進(jìn)行理論循環(huán)的性能計算，單位制冷量及冷卻器的單5現(xiàn)在進(jìn)行理論循環(huán)的性能計算，單位制冷量及冷卻器的單從而可計算出循環(huán)消耗的單位功及制熱系數(shù)：(2-149)(2-148)若不計比熱隨溫度的變化，并注意到從而可計算出循環(huán)消耗的單位功及制熱系數(shù)：(2-1496從而可計算出循環(huán)消耗的單位功及制熱系數(shù)：(2-149則上式可簡化為：(2-150)(2-149)則上式可簡化為：(2-150)(2-149)7則上式可簡化為：(2-150)(2-149)則上式可簡化

因為熱源溫度是恒值，此時比較標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)應(yīng)當(dāng)是可逆卡諾循環(huán)，其制冷系數(shù)為：因此上述理論循環(huán)的熱力完善度為：(2-151)顯然，永遠(yuǎn)因為熱源溫度是恒值，此時比較標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)應(yīng)當(dāng)是可逆卡諾循8因為熱源溫度是恒值，此時比較標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)應(yīng)當(dāng)是可逆卡諾循圖2-164無回?zé)峥諝庵评錂C實際循環(huán)圖2-164無回?zé)峥諝庵评錂C實際循環(huán)9圖2-164無回?zé)峥諝庵评錂C實際循環(huán)圖2-164

圖2-164中1-2s-3-4s-1

為實際循環(huán)，而循環(huán)1-2a-3-4a-1

可認(rèn)為是只考慮換熱端部溫差，這樣計算的實際循環(huán)的制冷系數(shù)為：(2-152)圖2-164中1-2s-3-4s-1為實際循環(huán)，而循10圖2-164中1-2s-3-4s-1為實際循環(huán)，而循由上式可以看出，在 給定的情況下，必然有一個最佳值 最大。(2-153)稱為循環(huán)的特性系數(shù)。而上式中：由上式可以看出，在 給定的情況下，必然有一個11由上式可以看出，在 給定的情況下，必然有一個為此對式(2-152)，求導(dǎo)，并令 可得：(2-154)因為與壓力比y的關(guān)系為：(2-155)為此對式(2-152)，求導(dǎo)，并令 可得：12為此對式(2-152)，求導(dǎo)，并令 可得：則按式(2-154)可求出最佳壓力比：(2-156)

在分析理論循環(huán)時，認(rèn)為提高循環(huán)經(jīng)濟性應(yīng)采用盡可能小的壓比。但對于實際循環(huán)存在最佳壓力比，此時制冷系數(shù)最高。則按式(2-154)可求出最佳壓力比：(2-156)在13則按式(2-154)可求出最佳壓力比：(2-156)在2.3.2熱電制冷2.3.2.1熱電制冷的原理

熱電制冷(亦名溫差電制冷、半導(dǎo)體制冷或電子制冷)是以溫差電現(xiàn)象為基礎(chǔ)的制冷方法，它是利用“塞貝克”效應(yīng)的逆反應(yīng)——珀爾帖效應(yīng)的原理達(dá)到制冷目的。

塞貝克效應(yīng)就是在兩種不同金屬組成的閉合線路中，如果保持兩接觸點的溫度不同，就會在兩接觸點間產(chǎn)生一個電勢差——接觸電動勢。同時閉合線路中就有電流流過，稱為溫差電流。反之，在兩種不同金屬組成的閉合線路中，若通以直流電，就會使一個接點變冷，一個變熱，這稱為珀爾貼效應(yīng)，亦稱溫差電現(xiàn)象2.3.2熱電制冷2.3.2.1熱電制冷的原理熱142.3.2熱電制冷2.3.2.1熱電制冷的原理熱NEXTNEXT15NEXTNEXT15

半導(dǎo)體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，決定了它產(chǎn)生的溫差電現(xiàn)象比其他金屬要顯著得多，所以熱電制冷都采用半導(dǎo)體材料，亦稱半導(dǎo)體制冷

圖2-165所示，當(dāng)電偶通以直流電流時，P型半導(dǎo)體內(nèi)載流子(空穴)和N型半導(dǎo)體內(nèi)載流子(電子)在外電場作用下產(chǎn)生運動，并在金屬片與半導(dǎo)體接頭處發(fā)生能量的傳遞及轉(zhuǎn)換。

如果將電源極性互換，則電偶對的制冷端與發(fā)熱端也隨之互換。半導(dǎo)體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，決定了它產(chǎn)生的溫差電現(xiàn)象比其他16半導(dǎo)體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，決定了它產(chǎn)生的溫差電現(xiàn)象比其他

當(dāng)電偶對通以直流電I時，因珀爾貼效應(yīng)產(chǎn)生的吸熱量與電流I成正比

式中——珀爾貼系數(shù)(2-157)它與導(dǎo)體的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，可按下式計算(2-158)當(dāng)電偶對通以直流電I時，因珀爾貼效應(yīng)產(chǎn)生的吸熱量17當(dāng)電偶對通以直流電I時，因珀爾貼效應(yīng)產(chǎn)生的吸熱量

當(dāng)電流通過電偶對時，熱電元件內(nèi)還要放出焦耳熱。焦耳熱與電流的平方成正比，即：(2-159)

式中R為熱電元件的電阻。若電偶臂的長度為L,電阻率為及，截面積為 ，則(2-160)

計算證明，有一半的焦耳熱傳給熱電元件的冷端，引起制冷效應(yīng)降低。當(dāng)電流通過電偶對時，熱電元件內(nèi)還要放出焦耳熱。焦耳熱18當(dāng)電流通過電偶對時，熱電元件內(nèi)還要放出焦耳熱。焦耳熱

除了焦耳熱以外，由于半導(dǎo)體的導(dǎo)熱，從電堆熱端還要傳給冷端一定的熱量：(2-161)式中k——長L的熱電元件總導(dǎo)熱系數(shù)

若兩電偶臂的導(dǎo)熱系數(shù)及截面積分別為及則：(2-162)除了焦耳熱以外，由于半導(dǎo)體的導(dǎo)熱，從電堆熱端還要傳給19除了焦耳熱以外，由于半導(dǎo)體的導(dǎo)熱，從電堆熱端還要傳給電偶對工作時，電源既要對電阻做功，又要克服熱電勢做功，故消耗的功率為(2-164)因此電偶對的制冷系數(shù)可以表示為：(2-165)

因此，電偶對的制冷量應(yīng)為珀爾貼熱量與傳回冷端的焦耳熱量和導(dǎo)熱量之差，即：(2-163)電偶對工作時，電源既要對電阻做功，又要克服熱電勢做功，故消耗20電偶對工作時，電源既要對電阻做功，又要克服熱電勢做功，故消耗2.3.2.2熱電制冷的特性分析

在電流I為某一定值的情況下，令 ，由式(2-163)得：可見最大溫差的大小與電流的大小有關(guān)。(2-166)2.3.2.2熱電制冷的特性分析在電流I為某212.3.2.2熱電制冷的特性分析在電流I為某

將上式對I取偏倒數(shù)，并令其等于零，就可以求出最佳電流值與其對應(yīng)的最大溫降:將式(2-160)及(2-162)代入式(2-168)得:(2-167)(2-168)(2-169)將上式對I取偏倒數(shù)，并令其等于零，就可以求出最佳22將上式對I取偏倒數(shù)，并令其等于零，就可以求出最佳

若兩電偶臂的幾何尺寸相同( )具有相同的導(dǎo)熱系數(shù) 及相同的電阻率 ，則式（2-169）變?yōu)榛?2-170)(2-171)式中 ——熱電元件材料的電導(dǎo)率若兩電偶臂的幾何尺寸相同( )23若兩電偶臂的幾何尺寸相同( )若 ，則(2-172)由此可見:

熱電制冷的最大溫差取決于材料的組成的一個綜合參數(shù)及冷端溫度。此綜合參數(shù)稱為制造電偶對材料的優(yōu)質(zhì)系數(shù)Z

，即(2-173)若 ，則(2-172)由此可見:熱電制冷的24若 ，則(2-172)由此可見:熱電制冷的

下面再來分析電堆的制冷系數(shù)與供給熱電堆的電流值的關(guān)系。將式(2-165)對電流取偏倒數(shù)，并令其等于零，得到與最大制冷系數(shù)相對應(yīng)的電流及電壓值

(2-174)(2-175)下面再來分析電堆的制冷系數(shù)與供給熱電堆的電流值的關(guān)系25下面再來分析電堆的制冷系數(shù)與供給熱電堆的電流值的關(guān)系式中(2-176)故制冷系數(shù)與溫差 以及材料優(yōu)質(zhì)系數(shù)Z有顯著關(guān)系。式中(2-176)故制冷系數(shù)與溫差 以及材料優(yōu)質(zhì)系26式中(2-176)故制冷系數(shù)與溫差 以及材料優(yōu)質(zhì)系2.3.2.3多級熱電堆

一對電偶的制冷量是很小的，如φ6xL7的電偶對,其制冷量僅為3.3～4.2kJ/h

為了獲得較大的冷量可將很多對電偶對串聯(lián)成熱電堆，稱單級熱電堆

單級熱電堆在通常情況下只能得到大約50℃的溫差。為了得到更低的冷端溫度，可用串聯(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)的方法組出多級熱電堆，圖2-166示出多級熱電堆的結(jié)構(gòu)型式。2.3.2.3多級熱電堆一對電偶的制冷量是很小的，如272.3.2.3多級熱電堆一對電偶的制冷量是很小的，如圖2-166

多級熱電堆的結(jié)構(gòu)型式

a)串聯(lián)二級熱電堆b)并聯(lián)二級熱電堆c)串并聯(lián)三級熱電堆圖2-166多級熱電堆的結(jié)構(gòu)型式28圖2-166多級熱電堆的結(jié)構(gòu)型式圖2-166多級熱電堆的

半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用1、半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用

不用制冷劑

無機械傳動部分

冷卻速度和制冷溫可任意調(diào)節(jié)

可將冷熱端互換

體積和功率都可做得很小半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用1、半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用29半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用1、半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用2、半導(dǎo)體制冷的用途方便的可逆操作

可做成家用冰箱，或小型低溫冰箱可制成低溫醫(yī)療器具

可對儀器進(jìn)行冷卻可做成零點儀2、半導(dǎo)體制冷的用途方便的可逆操作302、半導(dǎo)體制冷的用途方便的可逆操作2、半導(dǎo)體制冷的用途方2.3.3蒸氣噴射式制冷循環(huán)

蒸氣噴射式制冷機只用單一物質(zhì)為工質(zhì)

雖然從理論上談可應(yīng)用一般的制冷劑作為工質(zhì),但到目前為止，只有以水為工質(zhì)的蒸氣噴射式制冷機得到實際應(yīng)用。

當(dāng)用水為工質(zhì)所制取的低溫必須在0℃以上，故蒸氣噴射式制冷機目前只用于空調(diào)裝置或用來制備某些工藝過程需要的冷媒水。2.3.3蒸氣噴射式制冷循環(huán)蒸氣噴射式制冷機只用單312.3.3蒸氣噴射式制冷循環(huán)蒸氣噴射式制冷機只用單NEXTNEXT32NEXTNEXT32圖2-168蒸氣噴射式制冷系統(tǒng)的溫熵圖

蒸氣噴射式制冷機的工作過程也可以表示在溫熵圖上。如圖2-168所示。圖中實線表示理想循環(huán)，虛線表示實際過程。蒸氣噴射式制冷機的工作過程也可以表示在溫熵圖上。如圖33蒸氣噴射式制冷機的工作過程也可以表示在溫熵圖上。如圖現(xiàn)在可根據(jù)圖2-168進(jìn)行理論循環(huán)的熱力計算。(2-177)式中 ——被引射制冷蒸氣的流量鍋爐的供熱量(2-178)式中 ——工作蒸氣流量冷凝器放熱量(2-179)制冷量泵所消耗的功折合成熱量(2-180)現(xiàn)在可根據(jù)圖2-168進(jìn)行理論循環(huán)的熱力計算。(2-177)34現(xiàn)在可根據(jù)圖2-168進(jìn)行理論循環(huán)的熱力計算。(2-177)

泵功較小，如果予以忽略，則整個制冷機的熱平衡式為而經(jīng)濟性指標(biāo)也用熱力系數(shù)來表示其中比值稱為噴射系數(shù)，它表示1Kg工作蒸氣能引射的低壓蒸氣的數(shù)量(2-181)(2-182)(2-183)泵功較小，如果予以忽略，則整個制冷機的熱平衡式為35泵功較小，如果予以忽略，則整個制冷機的熱平衡式為△h2/△h1αs(Kg/Kg)圖2-169

循環(huán)倍率αs與△h2/△h1的關(guān)系△h2/△h1αs圖2-169循環(huán)倍率αs與△h2/36△h2/△h1αs圖2-169循環(huán)倍率αs與△h2/圖2-169中的實驗關(guān)系曲線也可用下式表示在有些文獻(xiàn)中也給出了如下簡化計算式(2-186)(2-187)圖2-169中的實驗關(guān)系曲線也可用下式表示在有些文獻(xiàn)中也給37圖2-169中的實驗關(guān)系曲線也可用下式表示在有些文獻(xiàn)中也給2.3.1空氣制冷歷史上第一次實現(xiàn)的氣體制冷機是以空氣作為工質(zhì)的，并且稱為空氣制冷機壓縮式空氣制冷機的工作過程也是包括等熵壓縮，等壓冷卻，等熵膨脹及等壓吸熱四個過程這與蒸汽壓縮式制冷機的四個工作過程相近，其區(qū)別在于工質(zhì)在循環(huán)過程中不發(fā)生集態(tài)改變2.3.1空氣制冷歷史上第一次實現(xiàn)的氣體制冷機是以空氣作382.3.1空氣制冷歷史上第一次實現(xiàn)的氣體制冷機是以空氣作

圖2-162無回?zé)峥諝庵评錂C系統(tǒng)圖

Ⅰ-壓縮機Ⅱ-冷卻器

Ⅲ-膨脹機Ⅳ-冷箱

圖2-163

無回?zé)峥諝庵评錂C理論循環(huán)的p-V圖與T-s圖 圖2-162 圖2-16339 圖2-162 圖2-163 圖2-162 NEXTNEXT40NEXTNEXT40

圖2-162示出無回?zé)峥諝庵评錂C系統(tǒng)圖

圖2-163所示是冷箱中制冷溫度是環(huán)境介質(zhì)的溫度1-2是等熵壓縮過程2-3是等壓冷卻過程3-4是等熵膨脹過程4-1是在冷箱中的等壓吸熱過程圖2-162示出無回?zé)峥諝庵评錂C系統(tǒng)圖圖2-41圖2-162示出無回?zé)峥諝庵评錂C系統(tǒng)圖圖2-

現(xiàn)在進(jìn)行理論循環(huán)的性能計算，單位制冷量及冷卻器的單位熱負(fù)荷分別是：(2-144)(2-145)單位壓縮功和膨脹功分別是：(2-146)(2-147)現(xiàn)在進(jìn)行理論循環(huán)的性能計算，單位制冷量及冷卻器的單42現(xiàn)在進(jìn)行理論循環(huán)的性能計算，單位制冷量及冷卻器的單從而可計算出循環(huán)消耗的單位功及制熱系數(shù)：(2-149)(2-148)若不計比熱隨溫度的變化，并注意到從而可計算出循環(huán)消耗的單位功及制熱系數(shù)：(2-14943從而可計算出循環(huán)消耗的單位功及制熱系數(shù)：(2-149則上式可簡化為：(2-150)(2-149)則上式可簡化為：(2-150)(2-149)44則上式可簡化為：(2-150)(2-149)則上式可簡化

因為熱源溫度是恒值，此時比較標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)應(yīng)當(dāng)是可逆卡諾循環(huán)，其制冷系數(shù)為：因此上述理論循環(huán)的熱力完善度為：(2-151)顯然，永遠(yuǎn)因為熱源溫度是恒值，此時比較標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)應(yīng)當(dāng)是可逆卡諾循45因為熱源溫度是恒值，此時比較標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)應(yīng)當(dāng)是可逆卡諾循圖2-164無回?zé)峥諝庵评錂C實際循環(huán)圖2-164無回?zé)峥諝庵评錂C實際循環(huán)46圖2-164無回?zé)峥諝庵评錂C實際循環(huán)圖2-164

圖2-164中1-2s-3-4s-1

為實際循環(huán)，而循環(huán)1-2a-3-4a-1

可認(rèn)為是只考慮換熱端部溫差，這樣計算的實際循環(huán)的制冷系數(shù)為：(2-152)圖2-164中1-2s-3-4s-1為實際循環(huán)，而循47圖2-164中1-2s-3-4s-1為實際循環(huán)，而循由上式可以看出，在 給定的情況下，必然有一個最佳值 最大。(2-153)稱為循環(huán)的特性系數(shù)。而上式中：由上式可以看出，在 給定的情況下，必然有一個48由上式可以看出，在 給定的情況下，必然有一個為此對式(2-152)，求導(dǎo)，并令 可得：(2-154)因為與壓力比y的關(guān)系為：(2-155)為此對式(2-152)，求導(dǎo)，并令 可得：49為此對式(2-152)，求導(dǎo)，并令 可得：則按式(2-154)可求出最佳壓力比：(2-156)

在分析理論循環(huán)時，認(rèn)為提高循環(huán)經(jīng)濟性應(yīng)采用盡可能小的壓比。但對于實際循環(huán)存在最佳壓力比，此時制冷系數(shù)最高。則按式(2-154)可求出最佳壓力比：(2-156)在50則按式(2-154)可求出最佳壓力比：(2-156)在2.3.2熱電制冷2.3.2.1熱電制冷的原理

熱電制冷(亦名溫差電制冷、半導(dǎo)體制冷或電子制冷)是以溫差電現(xiàn)象為基礎(chǔ)的制冷方法，它是利用“塞貝克”效應(yīng)的逆反應(yīng)——珀爾帖效應(yīng)的原理達(dá)到制冷目的。

塞貝克效應(yīng)就是在兩種不同金屬組成的閉合線路中，如果保持兩接觸點的溫度不同，就會在兩接觸點間產(chǎn)生一個電勢差——接觸電動勢。同時閉合線路中就有電流流過，稱為溫差電流。反之，在兩種不同金屬組成的閉合線路中，若通以直流電，就會使一個接點變冷，一個變熱，這稱為珀爾貼效應(yīng)，亦稱溫差電現(xiàn)象2.3.2熱電制冷2.3.2.1熱電制冷的原理熱512.3.2熱電制冷2.3.2.1熱電制冷的原理熱NEXTNEXT52NEXTNEXT52

半導(dǎo)體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，決定了它產(chǎn)生的溫差電現(xiàn)象比其他金屬要顯著得多，所以熱電制冷都采用半導(dǎo)體材料，亦稱半導(dǎo)體制冷

圖2-165所示，當(dāng)電偶通以直流電流時，P型半導(dǎo)體內(nèi)載流子(空穴)和N型半導(dǎo)體內(nèi)載流子(電子)在外電場作用下產(chǎn)生運動，并在金屬片與半導(dǎo)體接頭處發(fā)生能量的傳遞及轉(zhuǎn)換。

如果將電源極性互換，則電偶對的制冷端與發(fā)熱端也隨之互換。半導(dǎo)體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，決定了它產(chǎn)生的溫差電現(xiàn)象比其他53半導(dǎo)體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，決定了它產(chǎn)生的溫差電現(xiàn)象比其他

當(dāng)電偶對通以直流電I時，因珀爾貼效應(yīng)產(chǎn)生的吸熱量與電流I成正比

式中——珀爾貼系數(shù)(2-157)它與導(dǎo)體的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，可按下式計算(2-158)當(dāng)電偶對通以直流電I時，因珀爾貼效應(yīng)產(chǎn)生的吸熱量54當(dāng)電偶對通以直流電I時，因珀爾貼效應(yīng)產(chǎn)生的吸熱量

當(dāng)電流通過電偶對時，熱電元件內(nèi)還要放出焦耳熱。焦耳熱與電流的平方成正比，即：(2-159)

式中R為熱電元件的電阻。若電偶臂的長度為L,電阻率為及，截面積為 ，則(2-160)

計算證明，有一半的焦耳熱傳給熱電元件的冷端，引起制冷效應(yīng)降低。當(dāng)電流通過電偶對時，熱電元件內(nèi)還要放出焦耳熱。焦耳熱55當(dāng)電流通過電偶對時，熱電元件內(nèi)還要放出焦耳熱。焦耳熱

除了焦耳熱以外，由于半導(dǎo)體的導(dǎo)熱，從電堆熱端還要傳給冷端一定的熱量：(2-161)式中k——長L的熱電元件總導(dǎo)熱系數(shù)

若兩電偶臂的導(dǎo)熱系數(shù)及截面積分別為及則：(2-162)除了焦耳熱以外，由于半導(dǎo)體的導(dǎo)熱，從電堆熱端還要傳給56除了焦耳熱以外，由于半導(dǎo)體的導(dǎo)熱，從電堆熱端還要傳給電偶對工作時，電源既要對電阻做功，又要克服熱電勢做功，故消耗的功率為(2-164)因此電偶對的制冷系數(shù)可以表示為：(2-165)

因此，電偶對的制冷量應(yīng)為珀爾貼熱量與傳回冷端的焦耳熱量和導(dǎo)熱量之差，即：(2-163)電偶對工作時，電源既要對電阻做功，又要克服熱電勢做功，故消耗57電偶對工作時，電源既要對電阻做功，又要克服熱電勢做功，故消耗2.3.2.2熱電制冷的特性分析

在電流I為某一定值的情況下，令 ，由式(2-163)得：可見最大溫差的大小與電流的大小有關(guān)。(2-166)2.3.2.2熱電制冷的特性分析在電流I為某582.3.2.2熱電制冷的特性分析在電流I為某

將上式對I取偏倒數(shù)，并令其等于零，就可以求出最佳電流值與其對應(yīng)的最大溫降:將式(2-160)及(2-162)代入式(2-168)得:(2-167)(2-168)(2-169)將上式對I取偏倒數(shù)，并令其等于零，就可以求出最佳59將上式對I取偏倒數(shù)，并令其等于零，就可以求出最佳

若兩電偶臂的幾何尺寸相同( )具有相同的導(dǎo)熱系數(shù) 及相同的電阻率 ，則式（2-169）變?yōu)榛?2-170)(2-171)式中 ——熱電元件材料的電導(dǎo)率若兩電偶臂的幾何尺寸相同( )60若兩電偶臂的幾何尺寸相同( )若 ，則(2-172)由此可見:

熱電制冷的最大溫差取決于材料的組成的一個綜合參數(shù)及冷端溫度。此綜合參數(shù)稱為制造電偶對材料的優(yōu)質(zhì)系數(shù)Z

，即(2-173)若 ，則(2-172)由此可見:熱電制冷的61若 ，則(2-172)由此可見:熱電制冷的

下面再來分析電堆的制冷系數(shù)與供給熱電堆的電流值的關(guān)系。將式(2-165)對電流取偏倒數(shù)，并令其等于零，得到與最大制冷系數(shù)相對應(yīng)的電流及電壓值

(2-174)(2-175)下面再來分析電堆的制冷系數(shù)與供給熱電堆的電流值的關(guān)系62下面再來分析電堆的制冷系數(shù)與供給熱電堆的電流值的關(guān)系式中(2-176)故制冷系數(shù)與溫差 以及材料優(yōu)質(zhì)系數(shù)Z有顯著關(guān)系。式中(2-176)故制冷系數(shù)與溫差 以及材料優(yōu)質(zhì)系63式中(2-176)故制冷系數(shù)與溫差 以及材料優(yōu)質(zhì)系2.3.2.3多級熱電堆

一對電偶的制冷量是很小的，如φ6xL7的電偶對,其制冷量僅為3.3～4.2kJ/h

為了獲得較大的冷量可將很多對電偶對串聯(lián)成熱電堆，稱單級熱電堆

單級熱電堆在通常情況下只能得到大約50℃的溫差。為了得到更低的冷端溫度，可用串聯(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)的方法組出多級熱電堆，圖2-166示出多級熱電堆的結(jié)構(gòu)型式。2.3.2.3多級熱電堆一對電偶的制冷量是很小的，如642.3.2.3多級熱電堆一對電偶的制冷量是很小的，如圖2-166

多級熱電堆的結(jié)構(gòu)型式

a)串聯(lián)二級熱電堆b)并聯(lián)二級熱電堆c)串并聯(lián)三級熱電堆圖2-166多級熱電堆的結(jié)構(gòu)型式65圖2-166多級熱電堆的結(jié)構(gòu)型式圖2-166多級熱電堆的

半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用1、半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用

不用制冷劑

無機械傳動部分

冷卻速度和制冷溫可任意調(diào)節(jié)

可將冷熱端互換

體積和功率都可做得很小半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用1、半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用66半導(dǎo)體制冷設(shè)備的特點及應(yīng)用