半导体制冷片概述 点击:0 | 回复:20



老菜鸟

    
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发表于:2010-09-27 18:57:20
楼主

闲来没事,发个贴顺便聊聊半导体制冷片。

电子制冷饮水机制冷片的更换,请参阅这个帖子:

http://www.gongkong.com/webpage/forum/201009/2010092720051200002-1.shtml




Hoteam

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发表于:2010-09-27 18:59:39
1楼
偶一个朋友的公司就做这东西,但偶不知道是怎么回事

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:00:23
2楼

首先,请参阅百度百科对于半导体制冷片的描述,我在这里就不赘述了,请参阅:

http://baike.baidu.com/view/1991626.htm

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:02:18
3楼

下面我来谈谈对半导体制冷片的相关看法,以及转贴一些资料。有些内容是我自己写的,有不正确之处,还请斧正!

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:03:51
4楼
下面就先聊聊半导体制冷片的原理。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:14:37
5楼

        很多年以前,制冷往往通过制冷剂的蒸发来实现。制冷剂包括氟利昂、R134a、R12、R22、R401、R404、R407C、R502、氨等等。由于氟利昂对大气臭氧层存在比较严重的破坏,国际上以及中国,对氟利昂的禁止越来越严格。据说2010年起中国禁用氟利昂,空调厂商面临重大压力。。。。。。目前大多数的空调和冰箱已经不采用氟利昂作为制冷剂了。。。。。。

        至于采用那种制冷剂,就不再本贴的讨论范围之内了。

        采用制冷剂来实现制冷的设备,必须配置压缩机。制冷压缩机是制冷装置中最主要的设备,通常称为制冷装置中的主机。制冷剂蒸气从低压提高为高压以及汽体的不断流动、输送,都是借助于制冷压缩机的工作来完成的,也就是说,制冷压缩机的作用是: 1、从蒸发器中吸取制冷剂蒸气,以保证蒸发器内一定的蒸发压力。2、提高压力,将低压低温的制冷剂蒸气压缩成为高压高温的过热蒸气,以创造在较高温度(如夏季35℃左右的气温)下冷凝的条件。3、输送并推动制冷剂在系统内流动,完成制冷循环。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:16:42
6楼

        对于设备体积不大,价格不高、制冷要求不高的设备,要实现制冷,采用压缩机就显得有些无能为力了————体积和成本都无法跟上。

       因此,半导体制冷就开始风行了。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:17:13
7楼
        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。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:20:53
8楼

        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。一般CPU的发热功率小于30W,而制冷器的功率则大于50W,如果散热良好,它完全可能使CPU工作在接近0℃甚至0℃以下。
  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。以市面常见的TEC1-12605为例,其 额定电压为:12v,额定电流为5A,最大温差可达60摄氏度,外型尺寸为4 X 4 X 0.4Cm,重约25克。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。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:22:00
9楼
        下图是一个致冷器的典型结构,由许多 N 型和 P 型半极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,最后用两片陶瓷片像汉堡包一样夹起来。

Hoteam

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发表于:2010-09-27 19:23:12
10楼
用这个原理做个空调岂不更好?绿色环保

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:23:14
11楼

下面谈谈对半导体制冷片的安装使用。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:24:41
12楼
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。如果想得到更大的制泠量,建议采用二级制冷方式,即用两片叠起来用,上面一块的冷面吸收下面一块的发热,实验证明二级制冷比单级效果好得多,如果有条件可以选三级的,当然要有大功率电源支持!!!!

  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。要注意风扇的卡子不能太短,否则会很难固定。

  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。

关于制冷片的几个常见的问题:

1、 制冷量,一般我们所说的制冷片的功率指的是耗电量,而不是制冷量,现在的制冷片的制冷效率一般在60%左右,也就是能效比0.6左右,很低的(压缩机的热泵至少2.0以上)。以100瓦为例:100瓦的制冷片一般也就能产生60瓦左右的制冷量(每秒大约可以从冷面吸收60焦尔左右的热量)而热面所产生的热量是非常大的,除了100瓦的功耗所产生的热量还有60瓦左右的从冷面吸收的热量总共大约160瓦左右,冷热面的温度相差比较悬殊.
2、 电流的问题,我们所说的最大电流是在最大电压和最好散热情况下的电流,比如TEC1-12706的半导体制冷片,一般在12V工作电压的带动下,电流一般在4A多一点,如果在最大电压15V的情况下那就会有所增加可以达到5A培多点,还有在热面散热不好的情况下电流也会有所下降,特别是大点功率的制冷片这种现象比较突出,比如是最大电流12A的半导体的制冷片实际使用的时候那可能就只有10不到点的电流。
3、 电源问题,直流电,制冷片的功耗是相当大的,所以对电源的要求是比较高的,如果要驱动最大电流6安培制冷片的话那电源的也必须选择输出最大电流大于等于6A的电源,否则会损坏到你的电源,一般电脑电源有输出12V12A的接口,再大的话需要购买更大的开关电源。
4、 制冷片的制冷效果和热面的散热效果有很大关系,热面的散热效果不好冷面温度就很难降下来,由于热面温度较高,所以散热一定要做好才行。一般60W以上功率的制冷片热面是可以使用CPU散热器进行散热的,再大功率的那就需要更大更强劲的散热系统了,可以采用超大的铝合金或铜制散热器,甚至水冷。。。。。
5、 制冷片怕摔怕磕,所以一定要轻拿轻放
6、 冷热面的测试,可以使用一节五号干电池接通(0-最大电压都可以使制冷片工作),然后就可以感觉得到制冷片的冷热面,如果极性接反了,冷热面也就随极性转换了,所以安装的时候不用刻意区分冷热面,倒一下线头就可以了。
7、 有客人问制冷片能不能降到0度以下,用在CPU上好不好?这个问题很难回答,这和很多情况有关,比如制冷片的功率大小,热面的温度(散热效果)、冷面的负载大小(空载的话零下20度都没问题)等等。
8、 有人也会问做一个冷藏箱可以能冷到多少度?这些问题也是很难回答的,你所作空间的大小,电源情况,散热情况,箱体的保温情况,室内的环境温度,这都是有密切联系的,所以在大家询问的时候我们也是尽量回避这样的问题,请谅解。
9、 小冰箱制冷片坏了,一般电子小冰箱所使用的都是12706的制冷片,车载冰箱都用12704或12705,尺寸有所不一,有4*4cm,3*3cm也有5*5cm(极少),购买时请先确认,另外好多朋友都问,是否可以使用大点功率的制冷片来提升小冰箱的制冷性能?这个是不可以的,因为制冷片功率大了,那电源和散热也必须加强,原本的箱体不具备这样的条件所以是不可以的。
10、 关于制冷片寿命的问题,在正常情况下,比如在额定的工作电压,工作电流,良好的散热情况,然后还要准确安装的条件下,使用寿命3万小时。实际上制冷片理论寿命很长,约30万小时;实际寿命受由使用状况不同差别很大,在不过流,不过压,冷热端(特别是热端)散热良好,不违规操作(重压,摔打,工作过程中突然转换制冷制热模式等)的情况下,使用5万个小时是很容易达成的;但是许多人,喜欢超功率使用,用高电压,大电流,散热工作又做的不到位,结果1~2年就用坏了,甚至在一些人手上只能用几个月。可以肯定的一个事实:如果遵照标准使用,设计合理,10万个小时是能保证的,因为现在很多的半导体激光打标机里面也用的半导体制冷片对发光单元强冷(用的恒温水冷对半导体制冷片散热),人家厂家保证的机头使用寿命是10万小时。半导体冰箱用12706芯片(6A的),连续工作可以长达2年,但慢慢制冷效果就会衰减的。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:26:42
13楼

引用Hoteam 的回复内容:用这个原理做个空调岂不更好?绿色环保


        汽车的小冰箱很多都是这个东东做的呀,还有电子制冷的饮水机,都是这个东西做的。

        不过做空调就麻烦了,因为要存在散热问题不好处理,另外一个最致命的就是这种制冷片的制冷量相对于空调要求来说,严重不足。目前还没有看到采用制冷片来制冷的成品空调,除非你自己DIY一个。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:48:27
14楼

制冷片的图片以及使用案例:

型号:TEC1-12706
额定电压:DC12V

最大电压Vmax:DC15.4V
电流:6A
最大制冷功率Qcmax:50W(DC15.4V)

实际使用:40-45W
最大温差:63摄氏度
尺寸:40*40*3.8mm (笔者注:一般已经做不到4mm厚了)
用途:CPU、车载小冰箱、饮水机
元件对数:127
引线标准:镀锡导线,PVC绝缘皮,引线长125±2mm,线端部剥皮7±1mm,引线焊在热面一端。
阻值:1.95~2.15Ω(环境温度23±1℃,1kHZ Ac测试)
承受装配压力:98N/cm2
工作环境温度范围:-55℃~80℃
封胶:四周704硅像胶密封
包装标准:泡沫盒包装

存放条件:环境温度-10℃~40℃

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:54:22
15楼

下面是制冷片的一些图片:

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 19:58:11
16楼

        这个制冷片还可以用于电脑的CPU散热!下面是使用方法:

1、安装方法

        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CPU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CPU,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。要注意风扇的卡子不能太短,否则会很难固定。

  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),如果你机箱电源功率小于230W,我劝你别接到机箱电源上,否则有可能因电源功率不足,造成电脑无法正常工作。推荐使用外接的电源来驱动。

半导体制冷的热面温度不应超过60℃,否则就有损坏的可能。若在额定的工作电压(12V)下,一般的散热风扇根本无法为制冷片提供足够的散热能力,容易造成制冷片过热损坏。同时千万不要在无散热器的情况下为致冷器长时间通电,否则会造成致冷器内部过热而烧毁。

2、结露问题

  当半导体制冷片陶瓷表面的温度降至一定程度时,就很可能会产生结露现象,是否会“结露”与温度和湿度有关(即气象学中所谓“露点”的概念)。在电脑机箱中结露的情况是绝对不允许发生的。比较保险的方法是让半导体制冷器的冷面工作在20℃左右为宜;可以通过调整制冷片电压或散热片风扇转速来调节。

3、电脑电源功率问题

  制冷片的功耗可能高达60W,这样大的负载无疑有可能会让质量不好的计算机电源发生问题。尤其值得注意的是,计算机电源中提供的5V和12V电源的电流是不相同的,一般5V电源可提供20A以上的电流,而12V电源仅提供6A左右的电流。所以采用5V电压比较保险,也可以用外接稳压电源。

4、注意机箱的散热

  很显然,制冷片在降低CPU温度的同时,其热端的发热也相当大,可能导致机箱内温度升高,影响其他部件的工作。所以要注意机箱的散热,不妨在机箱内适当位置再加一个散热风扇。

5、别对制冷片的效果抱太大幻想

  必须说明,制冷片只是在一定程度上可以增强超频后CPU的稳定性,而并不能改变 CPU 原有的超频极限。由于制冷器比散热风扇昂贵许多,且在使用上有一定危险性和副作用,除非你愿意体验一种特别的感觉,在是否使用半导体制冷片的问题上一定要三思。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 20:00:25
17楼

价格方面:

目前TEC1-12706制冷片的价格大概是12元至20元,根据其工艺质量及其厚度不同而不同,有些厂家的价格更高一些。

老菜鸟

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发表于:2010-09-27 20:02:03
18楼
由于我家饮水机的制冷片TEC1-12706坏了,我前几天就在网上买了2片,15元一片,加上快递费共计40元。

奥特曼带我走

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发表于:2010-09-27 20:02:14
19楼

顶!!!!!!!!!!!

qianhong5166

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发表于:2010-10-04 18:34:12
20楼
恩,说实在的,那东西不太好使。也就是小打小闹。同意16楼

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