半导体制冷原理

半导体制冷原理

半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。

半导体制冷器特点

半导体制冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠， *** 作简便，易于进行冷量调节。但它的制冷系数较小，电耗量相对较大，故它主要用于耗冷量小和占地空间小的场合，如电子设备和无线电通信设备中某些元件的冷却。

有的也用于家用冰箱，但不经济。半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。

1nm芯片不是极限。

1nm就是摩尔极限，也就是说，硅基芯片的极限精度理论上只能达到1nm，但由于自然环境的限制，其实际精度永远不可能达到1nm。

制程越小，功耗越小，在实现相同功能的情况下，发热小，电池可使用的时间更长。这就是芯片制程越来越小的主要原因。

台积电已经研发出了3nm芯片制造，本以为自己已经独占鳌头，却让人没有想到的是，近日英特尔突然宣布它们已经突破了芯片的摩尔极限，并且已经研发出三套方案，1nm不再是芯片精度的尽头。

发展：

芯片上有无数个晶体管，他们是芯片的核心，也就说，目前的技术是要把晶体管做的越来越小，这样，芯片上能容纳的晶体管就很多，芯片的性能就随之增加。

而目前最小的是1 nm栅极长度的二硫化钼晶体管。而且，并不是到1nm才会发生击穿效应，而是进入7nm节点后，这个现象就越来越明显了，电子从一个晶体管跑向另一个晶体管而不受控制，晶体管就丧失了原来的作用。

硅和二硫化钼（MoS2）都有晶体结构，但是，二硫化钼对于控制电子的能力要强于硅，众所周知，晶体管由源极，漏极和栅极，栅极负责电子的流向，它是起开关作用，在1nm的时候，栅极已经很难发挥其作用了，而通过二硫化钼，则会解决这个问题，而且，二硫化钼的介电常数非常低，可以将栅极压缩到1nm完全没有问题。

1nm是人类半导体发展的重要节点，可以说，能不能突破1nm的魔咒，关乎计算机的发展，虽然二硫化钼的应用价值非常大，但是，目前还在早期阶段，而且，如何批量生产1nm的晶体管还没有解决，但是，这并不妨碍二硫化钼在未来集成电路的前景。

是六氟化硫（SF6）

1.别名·英文名

Sulfur hexafluoride、Sulfur fluoride．

2.用途

电子设备、雷达波导、粒子加速、变压器、避雷器等的气绝缘体，制冷剂，示踪装置，医疗，半导体制造中的蚀刻、化学相淀积、标准气，检漏气体，色谱仪的载气。

3.制法

在高温下硫和氟反应制得。

S+3F2→SF6

4.理化特性

分子量： 146.054

熔点(224kPa)： -50.8℃

升化点(101.325kPa)： -63.7℃

液体密度(-50.8℃)： 1880kg/m3

气体密度(0℃，101.325kPa)： 6.52kg/m3

相对密度(气体，空气=1，20℃，101.325kPa)：5.114

比容(21.1℃，101.325kPa)：0.1516m3/kg

临界温度： 45.5℃

临界压力： 3759kPa

临界密度： 736kg/m3

压缩系数：

温度

压缩系数

100kPa

1000kPa

2000kPa

3000kPa

15

0.9886

0.8656

50

0.9926

0.9137

0.8113

0.6760

熔化热(222.35K，224kPa)： 34.38kJ/kg

气化热(-63.8℃，101.325kPa)： 161.61kJ/kg

比热容(气体，25℃，101.325kPa)：CP=665.18J/(kg·K)

(液体，225K)： C=759.14J/(kg·K)

蒸气压(-20℃)： 680kpa。

(0℃)： 1250kPa

(30℃)： 2680kPa

粘度(101.325kPa，0℃)：0.0142mPa·S

(液体，229.85K)：0.500mPa·S

表面张力(-50℃)： 11.63mN/m

导热系数(101.325kPa，0℃)：0.01206W/(m·K)

折射率(气体，0℃，101.325kPa)： 1.000783

六氟化硫在常温常压下为无色无臭无毒的气体。不燃烧。对热稳定，化学性质不活泼。在500℃以上赤热状态下也不分解，在800℃以下很稳定。在250℃时与金属钠反应。没有腐蚀性，可以用通用材料，不腐蚀玻璃。电绝缘性能和消弧性能好，绝缘性能为空气的2～3倍，而且气体压力越大，绝缘性能越增高。药物学性质不活泼，没有毒。微溶于水，在酒精和醚中溶解的比在水中多一些。不溶于盐酸和氨。水中的溶解度为：5.4cm3SF4/kgH2O(SF6分压101.325kPa，25℃)。介电常数为：1002049(气体，101.325kPa，25℃)。在21.1℃时S.P.为2308kPa。

5.毒性

最高容许浓度：10ppm(12mg/m3)

六氟化硫在生理学上是不活泼的，在药理学上认为是惰性气体。但是当含有SF4等杂质时便变成有毒物质。当吸入高浓度SF6时可出现呼吸困难、喘息、皮肤和粘膜变蓝、全身痉挛等窒息症状。

6.安全防护

用气装置可用肥皂液检漏。SF6无腐蚀性，可以使用不锈钢、铜、铝等通用材料。发生火灾时可用水和砂土灭火。泄漏的气体，可导入苛性钠和消石灰的混合溶液中处理，或者把泄漏的气瓶放入通风橱内。