半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。
半导体制冷的过程中会涉及到很多的参数,而且条件是复杂多变的,任何一个参数对冷却效果都会产生影响。
实验室研究中,由于难以满足规定的噪声,就需要对实验室环境进行研究,但是一些影响因素的探讨是存在难度的。半导体制冷技术是基于粒子效应的制冷技术,具有可逆性。所以,在制冷技术的应用过程中,冷热端就会产生很大的温差,对制冷效果必然会产生影响。
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半导体材料的优质系数不能够根据需要得到进一 步的提升,这就必然会对半导体制冷技术的应用造成影响。对冷端散热系统和热端散热系统进行优化设计,但是在技术上没有升级,依然处于理论阶段,没有在应用中更好地发挥作用,这就导致半导体制冷技术不能够根据应用需要予以提升。
半导体制冷技术对于其他领域以及相关领域的应用存在局限性,所以,半导体制冷技术使用很少,对于半导体制冷技术的研究没有从应用的角度出发,就难以在技术上扩展。
市场经济环境中,科学技术的发展,半导体制冷技术要获得发展,需要考虑多方面的问题。重视半导体制冷技术的应用,还要考虑各种影响因素,使得该技术更好地发挥作用。
决定半导体材料的基本物理特性,即原子或离子的长程有序的周期性排列。按空间点阵学说,晶体的内在结构可概括为一些相同点在空间有规则地作周期性的无限分布。点子的总体称为点阵,通过点阵的结点可作许多平行的直线组和平行的晶面组。这样,点阵就成网格,称为晶格。由于晶格的周期性,可取一个以格点为顶点、边长等于该方向上的周期的六面体作为重复单元,来概括晶格的特征。固体物理学取最小的重复单元,格点只在顶角上。这样的重复单元只反映晶体结构的周期性,称为原胞。结晶学取较大的重复单元,格点不仅在顶角上,还可在体心和面心上,这样的重复单元既反映晶格的周期性,也反映了晶体的对称性。常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种,如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构,金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是,金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体
对角线的1/4方向套构,而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种,而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同,但在同一晶面或同一晶向上,两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系,其中硫原子呈六方密堆集,而锌原子则占据四面体间隙的一半,与闪锌矿相似,它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中,次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°,而在纤锌矿型中,则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近,会增强正负离子的相互吸引作用,因此,纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。
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