要是一个人想做一个半导体制冷的冰箱，需要掌握什么知识

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。一、正确的安装、组装方法：1、制冷片一面安装散热片，一面安装导冷系统，安装表面平面度不大于0.03mm，要除去毛刺、污物。2、制冷片与散热片和导冷块接触良好，接触面须涂有一薄层导热硅脂。3、固定制冷片时既要使制冷片受力均匀，又要注意切勿过度，以防止瓷片压裂。

二、正确的使用条件：1、使用直流电源电压不得超过额定电压，电源波纹系数小于10％。2、电流不得超过组件的额定电流。3、制冷片正在工作时不得瞬间通反向电压(须在5分钟之后)。4、制冷片内部不得进水。5、制冷片周围湿度不得超过80％。

材料准备：

1、半导体制冷片（以下简称制冷片），电压12V（可在电子市场买到，视情况选用，最

常用的有制冷性饮水机使用的那种，功率不大，如果能买到功率稍大的更好，限于半导

体特性，不建议使用100W以上的制冷片）

2、计算机电源

3、CPU散热片及风扇（根据需要选用）

4、泡沫箱（农贸市场上用来装水果的，不要太大，太大了制冷功率跟不上）

5、硅胶

制作过程：

1、首先分清半导体制冷片的热端和冷端，一般的制冷片电源引脚有黑和红两根，分别对

应正、负极，再将制冷片加上12V直流电，用手可立即感觉出冷端和热端，分别标记出来

。将半导体制冷片两端涂上硅胶，夹在两个散热片中间，热端使用大型的并带由稍大功

率风扇的散热片，我使用的就是P4常用的那种，冷端可选用稍小的散热片（是否需要风

扇根据自己需要），然后将两个散热片固定住（我用的是双绞线里面的线芯，给两个散

热片扎起来）。接通制冷片以及散热风扇电源（计算机电源出来的有12V、5V电源，用

12V电就可以了），通电试验，运行正常后继续下一步。

2、在泡沫箱上开孔，孔大小为冷端散热片大小，以便能将散热片放下。安装好散热制冷

装置。

3、开机，恭喜你，你的迷你小冰箱制作成功了。

改进分析：

1、冷端的制冷如果仅仅安装了散热片，运时时间长了你就会发现散热片上结霜结冰，而

整个泡沫箱下降的温度比较有限（只能低于室温5～8度），解决的办法是使用一个功率

较小的风扇装在冷端散热片上，这样下来散热片就不会结霜了，温度可以低于室温14度

左右。更好的办法是使用热管或者重新设计冷端风道，可以将冷空气均匀的分布。

2、可以设计制冷的高低档及自动控制，高低档的设计可以结合计算机电源输出的12V和

5V电压，高档使用12V电压供电、低挡使用5V电压供电（试验有效）；自动控制，可以买

一个旧的冰箱使用的温控器装在箱内，用来控制制冷片机散热风扇的电源，以达到自动

控制的目的。

制冷片也叫热电半导体制冷组件，帕尔贴等。国内目前以 帕尔贴半导体（中国）有限公司 生产的以“Peltier"为品牌的帕尔贴热电半导体致冷器件，品质优良，价格低廉，成为半导体制冷的航母。

一、预备知识：

1．Peltier effect（珀尔帖效应）：

珀尔帖效应的论述很简单——当电流通过热电偶时，其中一个结点散发热而另一个结点吸收热，这个现象由法国物理学家Jean Peltier在1834年发现。

2．P型半导体

半导体材料的一种形式，其导带中的电子密度超过了价带中的空穴密度。P型材料通过增加受主(acceptor)杂质来形成，例如在硅上掺杂硼。

3．N型半导体

半导体材料的一种形式，在导带中的电子密度大于在价带中的空穴密度的半导体，N型材料通过对硅的晶体结构中加入施主杂质(掺杂)——比如砷或磷——来得到。

二、珀尔帖效应应用

半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，於1960左右才出现，然而其理论基础Peltier effect可追溯到19世纪。如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。

通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，这就是著名的Peltier effect 。这现象最早是在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，并没有领悟到背後真正的科学原理。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 Jean Peltier，才发现背後真正的原因，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)。

三、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。

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