【導讀】今年夏季的爆熱引發(fā)了空調(diào)等制冷設備的脫銷。空調(diào)的冷卻裝置實際上就是半導體制冷器。是在20世紀60年代出現(xiàn)的，經(jīng)過50多年的創(chuàng)新和實踐，終于這項制冷技術走上了歷史舞臺。本文就詳細介紹了半導體制冷原理及發(fā)展歷程。
半導體致冷器是由半導體所組成的一種冷卻裝置，于1960年左右才出現(xiàn)，然而其理論基礎peltiereffect可追溯到19世紀。這現(xiàn)象最早是在1821年，由一位德國科學家thomasseeback首先發(fā)現(xiàn)，不過他當時做了錯誤的推論，并沒有領悟到背后真正的科學原理。到了1834年，一位法國表匠，同時也是兼職研究這現(xiàn)象的物理學家jeanpeltier，才發(fā)現(xiàn)背后真正的原因，這個現(xiàn)象直到近代隨著半導體的發(fā)展才有了實際的應用，也就是［致冷器］的發(fā)明（注意，這種叫致冷器，還不叫半導體致冷器）。
由許多n型和p型半導體之顆粒互相排列而成，而np之間以一般的導體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅干一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導熱良好，外觀由許多n型和p型半導體之顆粒互相排列而成，而np之間以一般的導體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導體，最后由兩片陶瓷片像夾心餅干一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導熱良好。
n型半導體。任何物質都是由原子組成，原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原子核轉動，受到原子核吸引，因為受到一定的限制，所以電子只能在有限的軌道上運轉，不能任意離開，而各層軌道上的電子具有不同的能量（電子勢能）。離原子核最遠軌道上的電子，經(jīng)常可以脫離原子核吸引，而在原子之間運動，叫導體。如果電子不能脫離軌道形成自由電子，故不能參加導電，叫絕緣體。半導體導電能力介于導體與絕緣體之間，叫半導體。半導體重要的特性是在一定數(shù)量的某種雜質滲入半導體之后，不但能大大加大導電能力，而且可以根據(jù)摻入雜質的種類和數(shù)量制造出不同性質、不同用途的半導體。將一種雜質摻入半導體后，會放出自由電子，這種半導體稱為n型半導體。
p型半導體，是靠“空穴”來導電。在外電場作用下“空穴”流動方向和電子流動方向相反，即“空穴”由正板流向負極，這是p型半導體原理。
載流子現(xiàn)象：n型半導體中的自由電子，p型半導體中的“空穴”，他們都是參與導電，統(tǒng)稱為“載流子”，它是半導體所特有，是由于摻入雜質的結果。
半導體制冷材料：不僅需要n型和p型半導體特性，還要根據(jù)摻入的雜質改變半導體的溫差電動勢率，導電率和導熱率使這種特殊半導體能滿足制冷的材料。目前國內(nèi)常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金，其中p型是bi2te3—sb2te3，n型是bi2te3—bi2se3，采用垂直區(qū)熔法提取晶體材料。
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