半导体致冷组件的结构和性能

　　1、半导体致冷组件的结构
　　我们知道半导体按导电类型分N型材料和P型材料，将N型元件和P型元件大规模串联成回路，使每个元件相连接的都是不同导电类型的元件，这样就形成了半导体致冷组件（图一）。

   
　　从上图可以看出，致冷组件的上下面是陶瓷片，它的主要成分是95％氧化铝。它起电绝缘、导热和支撑作用。在它的表面烧结有金属化图形。与陶瓷片连接的是导流片，它的成分是无氧铜。它起导电和导热作用。通过锡焊接在陶瓷片的金属化图形上。上下导流片之间是半导体致冷元件，它的主要成分是碲化鉍。它是致冷组件的主功能部件，分N型元件和P型元件，通过锡焊接在导流片上。

　　2、致冷材料的电参数
　　致冷材料的主要电参数是：
　　　　α（温差电动势率）；一般在200µv/℃左右
　　　　σ（电导率）；一般在1000μΩ•cm^－1左右
　　　　K（热导率）；一般在17w/m·k左右
　　　　其综合参数优值系数Z＝α²×σ/K
　　影响致冷材料优值的是：
　　（1）材料的纯度；
　　（2）材料配比的合理性；
　　（3）工艺的有效控制。

　　3、半导体致冷组件最高使用电压和最大温差电流
　　常温下每对半导体致冷元件最高所允许施加的是0.12V。每种致冷组件最高所允许施加的电压是：元件对数×0.12每片致冷组件的最大温差电流可以粗略的计算为：元件对数×0.12×0.77/R
　　有人也许要问为什么我们所用的电压和电流要比计算的低呢？这要从半导体致冷的特性曲线（图二）看，以TEC1-12705为例
 
　　图中纵坐标是产冷功率，横坐标是工作电流，Th是热面温度。
　　从图中看出：半导体致冷组件的工作电流和产冷功率的关系呈抛物线形状。电流达到最大温差电流时和略低的电流时（比如电流从5A降到4A）的产冷功率相差不大，但是输入的电功率相差却很大。