三、半导体制冷的主要特点
1.工作时无振动、无噪音
由于半导体制冷片是一种固体片件,不需要任何制冷剂,可连续工作,没有污染源没有旋转部件,不会产生回转效应,没有滑动部件,工作时没有震动、噪音、寿命长,安装容易。
2.可实现多种方式的高精度控制
半导体制冷片是电流换能型片件,通过输入电流的控制,可实现高精度的温度控制,再加上温度检测和控制手段,很容易实现遥控、程控及计算机控制,便于组成自动控制系统。
3.制冷/制热快
半导体制冷片热惯性非常小,制冷/制热速度快,在热端散热良好,冷端空载的情况下,通电不到一分钟,制冷片就能达到最大温差。
4.组合灵活
半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小,但组合成电堆,并用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话,功率就可以做得很大,因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。
5.温差范围宽
半导体制冷片既能制冷又能加热,制冷效率一般不高,但制热效率根高。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统或制冷系统。半导体制冷片的温差范围宽,从-130℃~+90℃都可以实现。
6.可利用其温差进行发电
若将半导体制冷片反向使用,就可利用其温差进行发电,半导体制冷片一般适用于中低温区发电。
通过以上分析,半导体制冷片可用于制冷、加热、发电系统中。在日常生活方面,主要用于空调、冷热两用箱、饮水机、车载冰箱、电脑等产品中。
四、半导体制冷器件的散热方式
半导体制冷器件的散热是一门专业技术,也是半导体制冷器件能否长期运行的基础。良好的散热才能获得最低冷端温度的先决条件,其常见的散热方式如下:
1.自然散热
该方式采用导热较好的材料,如用紫铜材料做成各种散热器,在静止的空气中自由地散发热量。该方式使用方便,缺点是整体体积较大。
2.充液散热
用较好的散热材料做成储液箱,用流通的液体(常采用水)的方法来降温。该方式的优点是体积小,散热效果最好,但缺点是结构复杂。
3.强迫风冷散热
该方式的散热器所用的材料和自然散热器相同,但增加安装一个风扇,使流过散热器的空气为流动空气。该方式使用方便,体积比自然冷却的小,缺点是工作中风扇有噪音。
五、半导体制冷器件的安装方法
制冷器的安装方法一般有接、粘合、螺栓压缩固定等三种方法。在生产上具体用哪一种方法安装,要根据产品的要求来定。无论采用哪种方法,在安装前,都要用无水酒精棉将制冷器件的两端面擦洗干净,并对储冷板和散热板的安装表面进行加工,使其平面的凸凹相差度不大于0.03m m。
1.焊接
该方法要求制冷器件外表面必须金属化,储冷板和散热板也必须能够上焊料(如铜材的储冷板或散热板)。安装时先将储冷板、散热板、制冷器进行加温(温度和焊料的熔点差不多),然后在各安装表面都熔上70℃~110℃之间的低温焊料,最后将制冷器件的热面和散热板的安装面,制冷器件的冷面和储冷板的安装面平行接触并且旋转挤压,确保工作面的接触良好后冷却。
该安装方法较复杂,不易维修,一般应用在较特殊的场合。
2.粘合
先找一种具有较好导热性能的粘合剂,均匀地涂在制冷器件、储冷板、散热板的安装面上(粘合剂的厚度约0.03mm),接下来将制冷器的冷热面和储冷板、散热板的安装面平行地挤压,并且轻轻地来回旋转,确保各接触面良好接触,最后通风放置24小时待其自然固化即可。
该安装方法一般用在想永久地把制冷器固定在散热板或储冷板的场合。
3.螺柱压缩固定
该方法是先在制冷器件、储冷板、散热板各安装面上均匀地涂上很薄的一层导热硅脂(粘合剂的厚度约0.03mm),然后将制冷器件的热面和散热板的安装面、制冷器件的冷面和储冷板的安装面平行接触,并且轻轻地来回旋转制冷器,挤压过量的导热硅脂,一定要确保各工作面接触良好,最后用螺丝将散热板、制冷器、储冷板三者之间紧固。紧固时用力应均匀,切勿过量或太轻,重了易压坏制冷器件,轻了容易造成工作面不接触。
该安装方法简单、快速,维修方便,可靠性较高,是目前应用得最多的一种安装方法。
为了让上述三种安装方法能够达到最佳的制冷效果,储冷板和散热板之间应用隔热材料填充,固定螺丝应加隔热垫圈。