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文檔簡介

鐵道車輛空調裝置檢修

半導體制冷是借助半導體元件的溫差電效應，利用電能直接來制冷的方法，所以又稱為溫差電制冷或熱電制冷。

半導體制冷是通過半導體電熱元件來實現的，最基本的半導體熱電元件是由N型和P型半導體元件串聯組成的溫差電偶。

根據溫差電效應，當直流電流流過半導體熱電元件時，除產生焦耳熱以外，在半導體元件的一端會產生吸熱現象，而另一端產生放熱現象。半導體制冷

當外加電場使得N型半導體中的電子和P型半導體中的空穴都接頭運動時，為了補充電子和空穴，在接頭附近將激發大量的電子、空穴對。這些電子、空穴對的動能和勢能取自于晶格的熱振動能，所以在接頭處就出現吸熱現象，該接頭稱冷端；相反地，當外加電場反向時，使得N型半導體中的電子和P型半導體中的空穴都朝接頭處運動時，這些電子、空穴對將在接頭附近復合。電子、空穴對復合前的動能和勢能將轉變成晶格的熱振動能，因此在接頭處將釋放出熱量，該接頭稱為熱端。半導體制冷冷端熱端利用冷端的吸熱現象來冷卻其周圍介質，就可以實現制冷的目的。如電流方向相反，吸熱端（冷端）就會變成放熱端（熱端），而放熱端變成吸熱端，半導體制冷元件就變成加熱元件了。由于半導體材料性能所限，目前一般一對溫差電偶的制冷量是很小的，約幾百mW至2W。所以實際使用時，常把若干對溫差電偶串聯或并聯起來組成制冷電堆，這樣可以獲得幾瓦至數千瓦的制冷量。半導體制冷

半導體制冷器的冷端溫度是由所要制取的溫度來決定的，因此對提高制冷系數來說，如何提高熱端的散熱冷卻效果以降低冷、熱端的溫差是非常重要的。為此，半導體制冷器的熱端一般都裝有散熱器可以用水冷或風冷。有時為了制取較低的溫度，半導體制冷器的冷、熱端溫差太大，可采用二級或三級半導體制冷器。這時，用第一級的冷端來冷卻第二級的熱端，再用第二級的冷端來冷卻第三級的熱端，使得每級的冷熱端溫差減少，以提高制冷效率。半導體制冷

半導體制冷器與一般制冷機不同，它沒有機械運動部件，也不用制冷劑。只要用一些半導體制冷元件組合起來，利用直流電源就可以直接制冷，并且調節工作電流能方便地改變制冷量和制冷溫度。如變換電流方向，制冷就變成制熱，因而半導體空調器就與冷暖風機一樣了。

半導體制冷器工作時，無磨耗、無振動、無噪音、無制冷劑的泄露，工作可靠，維護使用方便，壽命長。

目前因受材料性能和制造成本所限，半導體制冷器只適合于小型制冷裝置。如小型冰箱、小型空調器、儀器儀表的小型冷源等。可以預料，隨著半導體材料熱電性能的改進和制冷效率的

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