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制冷片的制冷效果;制冷片的制冷效果怎么样

时间:2024-04-12 10:55:18 作者:admin 点击:

半导体制冷片

电热半导体制冷片(组件)借用帕尔贴(Peltier)效应通过制冷。Peltier效应是指电流是从电热偶时,一个节点发热,同时一个节点吸热的现象。这是由法国物理学家JeanPeltier在1834年发现自己的。

到了1960年左右吧,再次出现了借用N型、P型半导体材料怎么制作的压缩机片。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

目的是想提高制热片的效能,常见致冷片中包含众多由N、P型半导体混编的制冷小单元。它们混编阵列排列,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,夹两片陶瓷片互相通过固定不动。

左:^^一个压缩机单元;^^右:^^电阻在一起的压缩机单元阵列

冰箱制冷片外部引线具有异号极性,由红、黑两种颜色区分。转变电流方向,变会决定冰箱制冷片的吸热和发热表面。

TEC1-12706半导体制冷片

由于空调制冷片是半导体材料压制而成,同时又具有热电效应,所以我直接在用数字万用表测量制冷片外部引线,可能会发现到输出的阻值会在很小范围内变化,而且随着制冷片受热不均而剧烈变化。

下图实验不显示当手触到空调制冷片表面时,数字万用表可以读出的阻值不可能发生很大的变化。

手去摸空调制冷片,引起制热片两面温度再一次发生变化,以至于测量电阻变动。唯一的原因是冰箱制冷片才能产生电压,使得数字万用表可以读出的电阻阻值不清楚。

真接使用数字万用表可以不测量到制热片两边的电压。当在压缩机面不使用手掌加热时,制冷片输出负电压。当喷溅酒精将制热片降温后时,压缩机片输出正电压。

转变半导体制冷片两边温度会影响到输出电压变动极性

空调制冷片既然可以不才能产生电压,也可以不出现电流。下图不显示在用数字万用表的测量电流档对制冷片输出电流测量。

将手装在冰箱制冷片一个表面时,制热片输出的电流靠近1mA左右。

半导体制冷单元输出电流

要是半导体压缩机片在有温度差的情况下能输出电压和电流,因为可以用于水力发电。下图会显示的是一个使用空调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。在锅底贴有空调制冷片,煤气罐从制热片底下加热。制热片是会有一种电能供给手机充电器了。

发电锅原理

其实了,上列发电效率是不高的。制热片的不好算用途肯定主要用于制冷。

而制冷片热惯量很小,所以才它的空调制冷速度非常快。使用红外摄像头远处观察压缩机片在电流时的温度变化,可以看见在几秒钟之内制热片便达到热调节平衡了。

实验中的冰箱制冷片工作在外部12V电压下,河流的电流约3.4A。

红外摄像头下总是显示冰箱制冷片在实际电流时的发热端温度变化

^红外摄像头下会显示冰箱制冷片在通过电流时的吸热端温度变化

在是从电流时,压缩机片在冷热平行放置会再产生一定的温度差。如果不是将冰箱制冷片的发热端使用散热片并且散热,来减低热端的温度,这样的话会让吸热端的温度也得到了进一步会降低。

下图不显示了实际导热胶ctrl+v粘贴在散热片上的空调制冷片。

不使用导热胶将制冷片剪切粘贴在散热片上

工作在12V,3.4A下的制冷片。经过散热器将空调制冷片的发热面温度一直保持在室温,则冰箱制冷表面的温度马上就会提升零下30度。

在制冷表面滴下自来水滴,它很快地变会凝聚成冰。

在下图实验中,在水滴中加入到了两个电极,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太约是100k欧姆500左右,与此同时温度降低,电阻提升。当水滴凝聚成冰时,电极之间的电阻是会猛升到10M欧姆。

水滴中电极电阻与此同时冻冰和溶化过程的变化曲线

当关闭空调制冷片电源,温度缓慢上升,冰原先融解成水滴后,电极两端的电阻重新来到100k500左右。这个实验显示水和冰的导电性能相差数太大。

相对于制热片上的温度测量,这个可以在用铂电阻、热电偶、半导体温度传感器参与测量。建议使用特殊的二极管也这个可以通过测量。

二极管的奔来导通电流与端口电压之间的关系为下面公式所请看:

公式中:

上面公式不显示在相同电压下温度T越高,流过的电流越小。但换算二极管的电流曲线和温度的关系亦是,紧接着温度提高,流过的电流就越大,因为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

实际中二极管并不具备导通特性负温度系数,主要原因是在二极管电压电流公式中,反向饱和电流not也与温度有关系,另外伴随着温度的增加而以惊人的速度增加。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。

依据什么二极管负温度系数特性,在固定设置流过二极管电流时(诸如流径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会升高而减低。

下图会显示了在五种不同导通电流下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思想品德的线性关系。凭借这些关系可以不凭借普通的二极管完成温度的测量。

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在旁边制热片上的二极管在通有1mA恒流情况下不断降温时间出现的端口电压的变化。在玻璃整体封装的二极管周围滴有自来水,终于急速降温令水凝固成冰,将二极管冻在冰箱制冷片上。

动图不显示,紧接着温度降低,二极管端口电压上升。因此电压与温度互相间呈现反向移动线性关系,所以才将下面的曲线上下左右上来看,可以其实是制冷片上中心温度与此同时时间减低的曲线。

二极管导通电压随着温度下降过程而不可能发生变化

将上面的二极管可以更换成一个510欧姆的小型金属膜电阻,使用数字万用表测量电阻阻值。

下图不显示不断降温,电阻被终于冻住在压缩机片上。电阻的数字太约减少了6欧姆左右吧。这样的实验结果又是的很奇怪的。通常情况下,电阻的阻值应该不断温度的升高多少而提升,可不知道为甚么在这种实验中所可以使用的电阻则是伴随着温度的降低而减少阻值。

金属膜电阻紧接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的很小。

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。将电容斜放在压缩机片上,并用自来水滴在电容与制热片彼此间以结合传热性能。

伴随着制冷进行,电解电容温度减低并到最后被水冰冻在压缩机片上。电解电容的容值从最初的9.4uF减少到8.2uF。

电解电容与此同时温度减少容量变化曲线

如何能更大发挥半导体制冷的效果

到了二十世纪五十年代伴随着半导体材料的迅猛发展,热电制热器才渐渐地从实验室走入工程实践,在国防、工业、农业、医疗和日常生活等领域获得应用,大到也可以做核潜艇的空调,小到可以不利用冷却红外线探测器的探头,并且正常情况又把热电制冷器被称半导体冰箱制冷器。

半导体制冷简单的、安全、绿色,制冷迅速地。在散热领域里也拥有的土地不小的空间,半导体制冷片热惯性太小,制冷制热时间很快地,在热端散热良好冷端无负载的情况下,通电不了一分钟,制冷片就能提升比较大温差。半导体片通电那以后,会有两个工作面,一面制冷一面制热。当运用于散热领域时,冷端给了的低温水,也可以给需要散热的设备迅速降温。

一些规模很大的设备或精密设备,对此温度的要求比较过份,要精准控制温度。半导体也可以柯西-黎曼方程这样的需要,这就是需要半导体能减弱稳定的工作。假如想持续我得到低温的水,那么是需要热转移快速,也就是热端的热量会增加。当热端的热量没能及时自然散发出去后时,冷端的制冷都会再次加强。这时就是需要给热端来散热了,热端散热有翅片式散热,有风冷散热。这两种散热,在小功率的情况下是这个可以不满足不使用的。只不过当功率很大的时候,就稍微有点力不从心了。那么该该如何解决的办法呢?

目前应用形式也很多的水冷散热,是可以满足的条件这样的要求。水冷散热的优点,很多朋友巳经熟得不能再熟了,它能迅速的散热还可以兼顾寂静、红色的特点,把半导体热端的热量飞快散出出去,终致冷端的制冷效率提升。冷端可以不坚持了提供给低温,结合了工作的效率。

标签: 温度 制冷片 电流 二极管