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投入式制冷器是一種以半導體材料為基礎的電子元件
閱讀：1024 發布時間：2022-4-8
投入式制冷器也被稱為珀爾帖制冷器，是一種以半導體材料為基礎，可以用作小型熱泵的電子元件。通過在熱電制冷器的兩端加載一個較低的直流電壓，熱量就會從元件的一端流到另一端。此時，制冷器的一端溫度就會降低，而另一端的溫度就會同時上升。值得注意的是，只要改變電流方向，就可以改變熱流的方向，將熱量輸送到另一端。所以，在一個熱電制冷器上就可以同時實現制冷和加熱兩種功能。因此，熱電制冷器還可以用于準確的溫度控制。
為了給新用戶提供一個熱電制冷器制冷量的大致概念，我們先以一個典型的單級熱電制冷器為例。將這個單級熱電制冷器放置在散熱器上，使其保持在室溫。然后將其連接在一個適當的電池上或者直流電源上，制冷器的冷端溫度會降低到大約-40℃。此時，制冷器上將達到相對熱平衡狀態，而且制冷器兩端將達到溫差(DTmax)。如果向冷端不斷輸入熱量，冷端溫度會逐漸增加，直到與熱端溫度相同。這一時刻，制冷器會達到制冷量(Qnmax)。
投入式制冷器與傳統的機械式制冷器都遵循相同的熱力學法則，并且，盡管兩者的組成形式有很大不同，但是其工作原理卻是相同的。機械式制冷單元中，先使用壓縮機增加液體的壓力，使制冷劑在體系中循環流動。然后，制冷劑在冷凍區固化，在隨后的升華過程中吸收熱量使冷凍區溫度降低。而在冷凍區被吸收的熱量被運輸到壓縮機，并通過制冷劑壓縮這個過程將熱量傳遞給環境。相對的，在熱電制冷系統中，摻雜的半導體材料就充當了液態制冷劑的作用，而冷凝器被散熱器所取代，壓縮機被直流電源所取代。通過在熱電制冷器上加載直流電源，使半導體中的電子發生運動。在半導體材料的冷端，熱量被電子運動所吸收，這些電子運動到材料的另外一端，即熱端。由于材料的熱端連接在散熱器上，熱量也就從材料體內傳到散熱器上，然后再被輸送到環境中。