制冷片工作原理

制冷片工作状态是一面制冷一面发热，在制冷片工作时必须给热面良好散热，严禁在无散热条件下给制冷片通电超过2秒，造成过热烧坏！

测试制冷片好坏可用一节电池试验

操作方法是：一只手捏住制冷片的两面，另一只手把制冷片的导线按在电池的两极上，若能感觉到一面微冷一面微热就说明制冷片是好的，能够正常工作。

制冷片按尺寸分：10*10??15*15??20*20??23*23??30*30??40*40??50*50??62*62??双层?长方形

制冷片按电流分：2A???3A???4A???5A???6A???7A???8A???9A???10A???12A???14A???15A???18A

半导体制冷器给我们带来散热新概念?

半导体制冷器在通电的情况下，两端极板会产生一定的温差，人们正是利用它的冷凝面为物体提供一个低温环境、发热面提供热源能量。倒是效果非常明显，使用极其方便。这里谈到的半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用特殊半导体材料热电堆来制冷，能够将电能直接转换为热能，效率较高。

半导体制冷器的用途很多?，可用于制作便携冷藏/保温箱、冷热饮水机等。也用于电子器件的散热。目前制冷器所采用的半导体材料最主要为碲化铋，加入不纯物经过特殊处理而成?N?型或?P?型半导体温差元件。它的工作特点是一面制冷而一面发热。接通直流电源后，电子由负极(-)出发，首先经过?P?型半导体，在此吸收热量，到了?N?型半导体，又将热量放出，?每经过一个NP?模组，就有热量由一边被送到另外一边，造成温差，从而形成冷热端。

安装使用

制冷片的安装及使用很简单。在安装前，最好准备一点导热硅脂，然后，找一节干电池，接在制冷器两根引线上，就可感觉到一端明显发凉而另一端发热，记住引线的极性并确定好制冷器的冷、热端。正式安装时，在制冷器两端均匀涂上导热硅脂，在物体与散热器之间插入制冷片，请注意先试好的冷热面方向，冷面贴着物体，热面与强力的(功率越高越好)散热片接触。然后想法固定好三者。固定好后，就可以给制冷片和风扇接上电源了(一定要注意极性)。使用12V左右的电压，在此电压下制冷片的制冷量和冷热面温差都比较合适。

热电致冷芯片(Thermoelectric Cooling Module)及温差发电芯片(Thermoelectric Power generating Module)的理论基础早在19世纪初即被科学家发现。公元1821年(约180年前)德国科学家Thomas Johann Seebeck (1770-1831)发布塞贝克效应(Seeback Effect)此效应为日后研发温差发电芯片的基础。随后不久(1834)，法国表匠Jean Charles Athanase Peltier也发布了珀尔帖效应(Peltier Effect)此效应为日后研发致冷芯片的基础。但是当时并无今日发展神速的半导体工业，科学家无法利用以上两个效应来研发创造新的产品。直到1960年(约40年前)，靠着半导体工业的配合，致冷芯片与发电芯片才问世。

致冷芯片的名称热电致冷芯片的名称很多。如热电致冷模块(Thermoelectric Cooling Module)，热电致冷芯片(Thermoelectric Cooling Chip)，制冷芯片，热电致冷器(Thermoelectric Cooler)，珀尔帖致冷器(Peltier Cooler)，珀尔帖单体(Peltier Cell)， 也有人称它为热泵(Heat Pump)。在中国大陆，最普遍的名称为半导体致冷器。浅见，若改 称固态式致冷器(solid state cooler)会更加贴切。

致冷芯片的优点热电致冷芯片与传统冷冻压缩机互相比较，有优点，但也有缺点。它的体积小，无噪音，不使用冷煤，因此无环保公害。寿命长。可倒立或侧立使用，无方向的限制。特别适用于航空器或太空舱。造价较高，但日后几乎不需维护。

致冷芯片的缺点它最大的缺点是能源转换效率低。一般约在40%至50%之间。而传统式冷冻压缩机的效率，一般约在95%之上。因此致冷芯片无法用在大型空调或大型冰箱的场合。但愿科学家的研究能有所突破。提高效率。届时冷冻工业将有一番新的面目出现。

致冷芯片的用途致冷芯片有如以上的优缺点。它的用途，依随它的特性，存在日常生活的各种角落中。在日常生活用品，航天工业，医学生物化验，军事民生工业等，处处可见。最常见的用途如计算机CPU的冷却(Microprocessor Cooler)，除湿箱，雷射发光头的冷却(Laser Diode Cooler)，车用行动冷藏箱?(Portable? Picnic Cooler)， 冰水机(Water Cooler)，冷热敷疗器(Therapy Water Pad)，小型冰箱(Mini Refrigerator)，血液分析仪(Blood Analyzer)等等。

也可以用来发电珀尔帖效应(Peltier Effect)与塞贝克效应(Seeback Effect)是从不同的角度来解释同一种物理现象。珀尔帖效应解释电流可以产生温差。塞贝克效应解释温差可以产生电流。所以有致冷芯片，当然也有发电芯片。

发电芯片的英文名称也多样化。常用的简称有T.E,G.(Thermoelectric Generator)或是?(Thermoelectric Generating Module)。其它常见的名称有?"TE Power Generating Module" , "TE module for Electric Generation " ,?及?"Power Module for Converting Heat Source To Electricity"。

1.致冷芯片被用来致冷的作用，它可以用来当加热用吗

当然可以。你只要把电源的极性反转就可以达到加热的目的。实际上致冷芯片是一个非常优良的加热器。它的能源转换效率甚至超过100%。因为热面所排放的热量，是电源所提供的能量外，再加上从冷面所抽取的热能。因此它的效率绝对比电阻式加热器要好的很。但是它的造价高，如果只单纯用来当加热器，那就不划算了。

2.致冷芯片可以泡在水里吗

它可以放在水中清洗。但是使用之前一定要把它吹干。

3.一定要使用散热器吗

致冷芯片的热面一定要装有散热器。不拘散热器的型式。如果热面不装散热器，通电之后，热面温度上升很快。当它的温度超过焊锡的溶点时，致冷芯片就损坏了。制作致冷芯片所使用焊锡溶点很低。至于冷面温度很低的话，是不会造成损害的。

4.省掉致冷芯片，仅使用散热器与风散，不也是可以达到冷却的功能

不用致冷芯片，不管你如何加大散热器与风扇，温度只能降到与室温一样。如配合适当的致冷芯片，温度便可降到室温之下。

5.如果两片致冷芯片叠在一起使用，是否会有更强的冷冻力

理论上是如此。实际上却是行不通。因为第一片热面所排出的热量，无法被第二片冷面完全吸收。热量又倒流回到冷面，致冷效果反而降低。所以在多层级致冷芯片的结构，是成金字塔排列。即第一片很小，第二片较大，第三片更大。

6.致冷芯片最冷可以到几度

许多因素都会影响冷度，例如室温高低，冷面负载，电流大小，散热器优劣等等。理论上来说，如果把热面温度设法维持在27℃，冷面与热面的温差，最高可达到最大温差值(DTmax)。一般市面上产品的最大温差值为62℃。本公司提供的产品，最大温差值为65℃。最大温差值的预设条件是冷面负载为零的条件。在实际的应用中，冷面负载是不可能为零。在一般的应用中，冷热面的温差值约为最大温差值的一半。

7.如果需要非常冷的温度，可有其它好办法

可以采用多层级致冷芯片。也可使用传统式冷冻压缩机，先把致冷芯片热面温度降低，那么冷面温度自然跟着降低。

8.致冷芯片最热可到几度

这完全取决于芯片内焊锡的溶点。一般制造致冷芯片所采用的是低溶点焊锡。如果致冷芯片的温度超过焊锡溶点，芯片内部结构就会损坏。一般致冷芯片分为三级，普通级(－150℃~＋125℃)，高温级(－150℃~＋150℃)，特高温级(－150℃~＋200℃)。

9.致冷芯片最大的尺寸有多大

因为冷缩热涨的物理现象，如果尺寸太大，热面膨胀，冷面收缩，晶粒容易破烈。目前最大的尺寸约在50mm平方，4mm厚。如果需要很大的致冷量，刻意去制造尺寸很大的芯片，那是不切实际，也不经济。如果在应用中，多加几组芯片，也可同样达到增加致冷量的目的。

10.致冷芯片最小的尺寸有多小?

芯片尺寸太小，无法采用机械自动化生产作业。势必在显微镜下用人工装配，因此成本高，价格昂贵。本公司提供的产品，最小的尺寸为5mm平方，2.4mm厚。

11.如何分辩致冷芯片的冷面与热面?

有的芯片，两面看起来一模一样。真教人难以分辩这是冷面还是热面。现在教你分辩冷面与热面的方法。当直流电源依红黑引线的极性施加到致冷芯片，电源引线着附的这一面会发热，称为热面。另外一面会致冷，称为冷面。如此冷面热面分辩的方法，是帮助你在组装过程中，不会搞错方向。在设计上最好是冷面当致冷用，热面当散热来使用。想想看，如果热面 当致冷用，着附在热面的电线会造成冷气的流失。如果电线是发烫的话，冷气的流失更快。特别是微小型芯片，更是承受不了如此的损失。?

12.规范表上所列最大电流值(Imax)，其意为何

一般人都会认为电流超过最大电流值，芯片就会烧坏。其实不然，它所代表的意义是出乎一般人意料之外。请参考“天南地北”篇中的题项「致冷力"Ｑ"与电流"Ｉ"的关系」。

13.如何量测最大电流值(Imax)

首先要有一个万能散热器，它可随时保持热面温度在?27°C。也要一个完美无缺的集冷器，它不让冷面的冷气有任何的流失。此时慢慢升高致冷芯片的电压，电流也跟着增加，致冷芯片的温差也随着上升。当温差从上升转为下降的那一点，此时的电流就是最大电流(Imax)。此时的电压就是最大电压?(Vmax)。此时的温差就是最大温差(ΔTmax)。

以上所述的量测条件，是理想理论条件。要进行如此量测，非常困难。芯片制造厂所提供的数值，是根据一般常态所测的数字，再用计算机推算出来的数值。

14.规范表上所列最大致冷力(Qmax)，其意为何如何量测?

首先要有一个万能散热器，它可随时保持热面温度在?27°C。也要一个万能的集冷器，它可以把冷面的冷气迅速移走，以保持冷热面温差(ΔT)为零。慢慢升高致冷芯片的电流到最大电流(Imax)，此时致冷芯片就在最大致冷力(Qmax)的状态。?

以上所述的量测条件，是理想理论条件。要进行如此量测，非常困难。芯片制造厂所提供的数值，是根据一般常态所测的数字，再用计算机推算出来的数值。

15.在电气上，致冷芯片可以串联，并联或是串并联合并使用?

可以。设计者要确认每片芯片都有适当的电压与电流分布。

16.串联比较好还是并联比较好

致冷芯片的致冷能力，不会因串联或并联而有所改变。

并联使用时，如果其中一片芯片坏了，剩余的芯片可继续运作。

串联使用时，如果其中一片芯片坏了，所有的芯片便停止运作。

并联使用时，电压低，电流大。控制芯片电流的零组件如继电器晶体管或CMOS，耗损大，价格高。

串联使用时，电压高，电流小。控制芯片电流的零组件如继电器晶体管或CMOS，耗损小，价格便宜。

17.致冷芯片是否为纯电阻组件

可以说是纯电阻组件。它的杂散电容很小。它的电感值几可忽略。如果使用一般直流电源来推动致冷芯片，是不会有问题。如果使用脉宽调制直流电源(Pulse Width Modulated DC Power Supply)来推动致冷芯片，也不会有问题。但是致冷芯片的电源引线要加上适当隔离，以免干扰其它电路。

18.是否可采用直流电源ON/OFF的方式来调制芯片致冷能力，以达控制温度的目的

这是一种最简单与最经济的方式，但是它有很大的缺点。通常采用这种方式，都会与感温器搭配。当温度低于感温器下限，就开始加热。当温度超过感温器上限，就开始致冷。换句话说，温度是在上限与下限之间不停的跳动。这就是所谓的冷热交替(Thermal Cycling)。虽然上限与下限的温差不大，但是长期处在冷热交替的状态，对产品的寿命是非常不利。来自许多单位的实验报告，都证明冷热交替的伤害。在此列出典型的数字，让读者有更深切的了解。设计良好的控温方式，寿命可达10年至20年。采用ON/OFF控温方式，寿命只有1年至2年。

19.功率晶体管与致冷芯片串联。操控晶体管的基极电流大小，是否也可调控芯片的致冷能力

是的，但是它有一个缺点。晶体管的电能耗损很大，因此又需另一套散热器材。价格体积重量也随着增加。它的优点是没有冷热交替(Thermal Cycling)的缺点，也没有电磁干扰(EMI:Electro-Magnetic Interference)的烦恼。如果脉宽调制(PWM:Pulse Width Modulation)的调控方式不能满足你的需要，那么本调控方式将会是最佳的另类选择。

20.省一个变压器的成本，直接把120V的交流电源，经过简单的整流后，是否也可用来推动致冷芯片

千万别如此。很多问题会随着而来。这是常被人们问起的问题。想想看，120V的交流电源，它的峰值电压为?√2*120=169V。因此需要很多的芯片串联起来。一般人很容易错估要串联在一起的芯片数目。另外一个重要的考量是安全。基本上芯片的设计是不适应高电压的工作环境。在芯片的冷热两面都可能有金属制的集冷器与散热器。如果湿度稍微高，或有金属导电碎粒掉入芯片内部的话，在低电压工作环境下，这不会是问题。但是在高电压工作环境下，危机就来了。你的产品可能变成会电死人的凶手。

21.可否使用市面上的一般开关来操控致冷芯片的开与关

一般市面上的开关所标示的电流容量是交流电的数值。但是致冷芯片的工作电流是直流。直流电比较容易产生火花。开关的金属接点比较容易损坏。因此选用市面上的一般开关，一定要确认它的直流电流容量符合需求才可以。

22.如何设计电路，以切换致冷芯片的致冷/加热功能

可使用双刀双掷(DPDT)开关，线路接成传统式极性反转电路，如下图。直接用手动操控。

如果双刀'双掷开关的接点，代之以继电器的接点，则可配合自动操控的要求。也可使用半导体的组件来取代接点。建议采用MOSFET组件。因为MOSFET的饱和电压降很低。只有0.2V至0.6V之间。其它半导体组件的饱和电压降都在1.0V之上。

23.规范表上列出热面温度27℃，热面温度很重要吗

是的。致冷芯片对温度是非常敏感。它在高温下，致冷效果较好。它在低温下，致冷效果较差。比如说，热面温度27℃，最大温差为65℃。热面温度如升为35℃，最大温差可能升为75℃。一般厂商提供的规范或图表，都会标明热面温度。一般常见的热面温度有27℃，35℃及50℃。

24.规范表中列示测试空间状态字样。测试空间状态会影响测试结果吗

测试空间的状态是会影响测试的结果。常见的状态有真空，充氮，空气三种。真空的结果最佳，充氮次之，空气最后。列如在空气中测试得最大温差为63℃，在充氮的状态，最大温差可能升为65℃。在真空状态下，最大温差又可能升为68℃。

致冷芯片如在空气状态下工作，空气中的水气很容易在芯片内部的冷面部位结露。芯片因而会腐蚀。因此在可靠度要求很高的设计，芯片是在真空状态下工作。但是要保持真空状态所付代价很高，因此另有一种充氮状态的设计。

半导体致冷法的原理以及结构

　　半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。N型材料有多余的电子，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型穿过结点至N型时，结点的温度降低，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。相反，当电子从N型流至P型材料时，结点的温度就会升高。

　　直接接触的热电偶电路在实际应用中不可用，所以用下图的连接方法来代替，实验证明，在温差电路中引入第三种材料（铜连接片和导线）不会改变电路的特性。

　　这样，半导体元件可以用各种不同的连接方法来满足使用者的要求。把一个P型半导体元件和一个N型半导体元件联结成一对热电偶，接上直流电源后，在接头处就会产生温差和热量的转移。

　　在上面的接头处，电流方向是从N至P，温度下降并且吸热，这就是冷端；而在下面的一个接头处，电流方向是从P至N，温度上升并且放热，因此是热端。

　　因此是半导体致冷片由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N／P之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如下图所示。

制冷片的技术应用

　　半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：

　　1、 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，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。

　　2、 半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

　　3、 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、计算机控制，便于组成自动控制系统。

　　4、 半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，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。

　　5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。

　　6、 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，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

　　7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

　　通过以上分析，半导体温差电片件应用范围有：制冷、加热、发电，制冷和加热应用比较普遍，有以下几个方面：

　　1、 军事方面：导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导行系统。

　　2、 医疗方面;冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。

　　3、 实验室装置方面：冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片。

　　4、 专用装置方面：石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等。

　　5、 日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱等。此外，还有其它方面的应用，这里就不一一提了。?

高端 工业级 大温差 半导体制冷片 TEC1-12706

制冷片用的是低温锡焊接的,热面超过120度，可能会化锡后损坏

尺寸：40*40*3.7毫米

电压：6~13V

额定电流：最大6A

红线接正极黑线接负极，无字这面是热面，热面最高工作温度不要超过120度。

作为制热：最大温度请控制在120度以内 制冷的话热面越低冷面也就越低。

此款TEC1-12706制冷片比普通制冷量大好多，在同等环境和条件下测试温差多10几度呢，如果您是注重制冷效果的那就买这款，价格虽重要，但是制冷效果也是关键。

安装散热器一定要涂导热硅脂且均匀很重要。

正常接线 红线正极黑线负极的话，有字面为冷面，无字面为热面，反接效果相反。

制冷效果更取决于你使用的散热片大小

散热越好，制冷效果越好成正比

制冷片工作状态是一面制冷一面发热，工作时必须给发热面良好散热，严禁在无散热情况下通电超过2秒钟，造成过热烧毁买家自负！

用作制冷的话 热面越低制冷效果越好 超过50度制冷效果很差请注意散热

用作制热也是可以的 请控制好温度 恒温在80度以内 超过120度有可能烧坏

学生朋友可以参考百度 学习下 温差发电 也是不错的!

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/af02f6e89989680203d8ce2f0066f5335a8167fb.html