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1、半导体制冷实验半导体制冷实验 1. 了解帕尔帖效应和半导体制冷原理 2. 学习半导体制冷特性和应用，计算半导体制冷系统最大制冷系数 3. 演示验证帕尔帖效应 THQBZ-1型半导体制冷实验仪 1. 帕尔帖效应 当电流通过同一导体时，放出的焦耳热量与电流强度的平方成正比，而与电流流动的方向无关。是一个可逆过程，但在一定条件下，电流通过两种不同材料的金属接触面时，热量的吸收和放出是一个不可逆过程，即当电流沿某一方向流动时，若接触点放出热量，则当电流沿反方向流动时，应吸收热量，这一效应称为帕尔帖效应。 2. 半导体制冷原理 半导体制冷又称热电制冷或温差电制冷，它是利用热电效应的一种制冷方法。半导体
2、制冷原理如图1所示。 冷端 P n 热端 P n P n P n 图1 图2 n姓材料有多余的电子，有负温差电势，p型材料电子不足，有正温差电势。当电子从p型穿过结点到n型时，其能量必然增加，相反当电子从n型流至p型时，结点温度会升高。把一只n型半导体元件和一只p型半导体元件联结成热电偶，接上直流电源后，在接头处就会产生温差和热量的转移。上面的一个接头处，电流方向从n到p，温度下降并吸热，是冷端；而下面的一个接头处，电流方向从p到n，温度上升并放热，是热端。在电流作用下，由于帕尔帖效应，热量由Tc转向Th，使Tc温度降低，成为冷端，Th温度升高，成为热端。借助散热器等各种传热手段，使热端的热量
3、不断散发，将冷端置于工作室中去吸热降温而形成制冷。目前采用半导体材料锑化铋做成N型和P型热电偶，用模块的方法组成半导体制冷器件。如图2所示，接上电流后，这个热电堆的上面是冷端，下面是热端，借助热交换器等传热手段，使热电堆的热端不断散热并保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热降温，这就是半导体制冷的工作原理。 1. 半导体制冷特性测试实验 1） 打开电源开关，将半导体制冷片工作方式切换到热泵，输入电压极性切换到正。 2） 将数字电压表电压显示切换到输入电压。 3） 调节电压大小，当输入电压为某一值时，半导体制冷系统经过一段时间而达到稳定制冷状态。 4） 小心触摸传热铝板、散热铜板，感
4、觉冷、热端温度变化。 5） 记录不同输入电压对应的冷、热端温度。 2. 半导体制冷结露、结冰现象演示实验 1） 调节制冷片输入电压调节电位器，使输入电压大小为实验1中半导体制冷片冷端温度最低时的输入电压值，经过一段时间制冷，观察冷端结露现象。用注射器在冷端加入适量水，观察结冰现象。 2） 将半导体制冷片工作方式切换到热机或将输入电压调为0，半导体制冷片迅速停止制冷，冷端温度上升，热端温度下降，传热铝板中冰块融化，将传热铝板上的水清理干净。 3. 半导体制冷特性测试实验 1） 在半导体制冷片工作在热泵制冷状态时，将半导体制冷片工作方式切换到热机或将输入电压调到0.5分钟之后，将半导体制冷片工作方
5、式切换到热泵，将制冷片输入电压极性切换到负，此时半导体制冷片工作在热泵制冷状态，半导体制冷片冷端变成热端。 2） 在热端没有散热条件下，缓慢调节制冷片输入电压，从0开始改变输入电压大小，实验时根据散热环境保证热端的温度低于80度，记录稳态时输入电流大小和方向、冷端温度、热端温度。实验结束后，关闭所有碘盐，整理实验仪器。 1. 实验前应仔细阅读实验仪使用说明书。 2. 做半导体制冷结冰现象演示实验时，冷端传热铝板中水量不宜太多，实验过程中不要让水流到实验仪内，实验结束后将水清理干净。 3. 必须待制冷片两端面恢复到室温时才能切换输入电压极性 4. 做半导体制热实验时，保证热端的温度低于80度。 5. 传热铝板和散热铜板中热电阻要完全插入测温孔中，如部分裸露在外，将导致测温不准。 1. 2. 3. 4. 5. 什么是帕尔帖效应，半导体制冷原理是什么？ 半导体制冷片是怎么做成的？ 半导体制冷制热系统的工作原理是什么？ 半导体制冷与输入电压有什么关系？ 半导体制冷制热系统应用中应该考虑哪些影响因素？
