珀尔帖效应---TEC原理
发布时间：2012-05-24 来源：文档文库
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珀尔帖效应---TEC原理
珀尔帖效应-简介概要
半导体致冷器
1834年法国科学家珀尔贴发现了热电致冷和致热现象－即温差电效应。由N、P型材料组成一对热电偶， 当热电偶通入直流电流后，因直流电通入的方向不同， 将在电偶结点处产生吸热和放热现象，称这种现象为珀尔帖效应。
对帕尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
半导体致冷器, 也叫热电致冷器或温差致冷器。就采用了珀尔帖效应。 珀尔帖效应-发现过程
致冷器原理
珀尔帖现象最早是在1821年，由一位德国科学家Thomas Seeback首先发现，不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背后真正的科学原理。到了1834年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家珀尔帖，才发现背后真正的原因，珀尔帖发现这样一种现象：用两块不同的导体联接成电偶，并接上直流电源，当电偶上流过电流时，会发生能量转移现象，一个接头处放出热量变热，另一个接头处吸收热量变冷，这种现象称作珀尔帖效应。这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是[致冷器]的发明(注意，这种叫致冷器，还不叫半导体致冷器。 珀尔帖效应-发现者
帕尔帖
帕尔帖效应是法国科学家珀尔帖于1834年发现的，所以，一提到帕尔帖的名字，人们很容易将他与帕尔帖效应联系起来，并误以为他是一个物理学家，实际上他至多算个业余的物理学家。
帕尔帖生于法国索姆，他本来是一个钟表匠，30岁那年放弃了这个职业，转而投身到实验与科学观测领域之中。在他撰写的大量论文中，绝大部分都是关于自然现象的观测，譬如天电、龙卷风、天空蓝度测量与光偏振、球体水温、极地沸点等，也有少量博物学方面的论文。 1837年，俄国物理学家愣次（Lenz，1804～1865）发现，电流的方向决定了吸收还是产生热量，发热（制冷）量的多少与电流的大小成正比，比例系数称为“帕尔帖系数”。 Q=л·I=a·Tc·I，其中л=a·Tc 式中：Q——放热或吸热功率 π——比例系数，称为珀尔帖系数 I——工作电流 a——温差电动势率 Tc——冷接点温度
珀尔帖效应-物理原理
物理原理
电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量。这就是帕尔帖效应。由帕尔帖效应产生的热流量称作帕尔帖热，用符号
表示。 对帕尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。 材料的帕尔贴效应强弱用它相对于某参考材料的帕尔贴系数π表示
式中I-----流经导体的电流，A。
类似的，对于P型半导体和N型半导体组成的电偶，其帕尔贴系数π。有
帕尔贴效应与西伯克效应都是温差电效应，二者有密切联系。事实上，它们互为反效应，一个是说电偶中有温差存在时会产生电动势；一个是说电偶中有电流通过时会产生温差。温差电动势率与帕尔贴系数之间存在下述关系
式中T-----结点处的温度，K。
珀尔帖效应-实验仪器
实用新型属于物理学用的教学仪器。它选用Ｎ型半导体和Ｐ型半导体组成多个电偶对。当直流电流进Ｎ—Ｐ型电偶对时，电偶对右端吸热，形成冷端，连接一透明冷室；左端放热，形成热端，连接一散热水箱。配以温度计、毫伏表、可演示珀尔帖效应、赛贝克效应，具有方便、直观、效果明显的优点。作为冷源演示热学现象，是一种不需冷媒的，方便、直观、清洁、无毒害的教学冷源。
其特征是选用Ｎ型半导体和Ｐ型半导体形成多个电偶对，组成冷板，当直流电流进Ｎ—Ｐ型电偶对时，电偶对右端吸热，形成冷端，连接一透明冷室，电偶对左端放热，形成热端，连接一散热水箱。
珀尔帖效应-生活应用
TEC套件
帕尔帖效应发现100多年来并未获得实际应用，因为金属半导体的珀尔帖效应很弱。直到上世纪90年代，原苏联科学家约飞的研究表明，以碲化铋为基的化合物是最好的热电半导体材料，从而出现了实用的半导体电子致冷元件——热电致冷器（ThermoElectriccooling，简称TEC）。 与风冷和水冷相比，半导体致冷片具有以下优势：（1）可以把温度降至室温以下；（2）精 