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        煙氣分析儀中半導體帕爾貼制冷原理
        瀏覽: 發布日期:2011-06-18

              半導體制冷器是由半導體所組成的一種冷卻裝置,於1960年左右才出現,然而其理論基礎Peltier effect(帕爾貼)可追溯到19世紀。如圖是由X及Y兩種不同的金屬導線所組成的封閉線路。
          通上電源之後,冷端的熱量被移到熱端,導制冷端溫度降低,熱端溫度升高,這就是著名的Peltier effect。這現象最早是在1821年,由一位德國科學家Thomas Seeback首先發現,不過他當時做了錯誤的推論,并沒有領悟到背後真正的科學原理。到了1834年,一位法國表匠,同時也是兼職研究這現象的物理學家Jean Peltier,才發現背後真正的原因,這個現象直到近代隨著半導體的發展才有了實際的應用,也就是[制冷器]的發明(注意,這種叫制冷器,還不叫半導體制冷器)。
          由許多N型和P型半導體之顆?;ハ嗯帕卸?,而N P之間以一般的導體相連接而成一完整線路,通常是銅、鋁或其他金屬導體,最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來,陶瓷片必須絕緣且導熱良好,外觀看起來像三明治。
          N型半導體,任何物質都是由原子組成,原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原子核轉動,受到原子核吸引,因為受到一定的限制,所以電子只能在有限的軌道上運轉,不能任意離開,而各層軌道上的電子具有不同的能量(電子勢能)。離原子核最遠軌道上的電子,經??梢悦撾x原子核吸引,而在原子之間運動,叫導體。如果電子不能脫離軌道形成自由電子,故不能參加導電,叫絕緣體。半導體導電能力介于導體與絕緣體之間,叫半導體。半導體重要的特性是在一定數量的某種雜質滲入半導體之后,不但能大大加大導電能力,而且可以根據摻入雜質的種類和數量制造出不同性質、不同用途的半導體。將一種雜質摻入半導體后,會放出自由電子,這種半導體稱為N型半導體。
          P型半導體,是靠“空穴”來導電。在外電場作用下“空穴”流動方向和電子流動方向相反,即“空穴”由正板流向負極,這是P型半導體原理。
          載流子現象:N型半導體中的自由電子,P型半導體中的“空穴”,他們都是參與導電,統稱為“載流子”,它是半導體所特有,是由于摻入雜質的結果。
          半導體制冷材料:不僅需要N型和P型半導體特性,還要根據摻入的雜質改變半導體的溫差電動勢率,導電率和導熱率使這種特殊半導體能滿足制冷的材料。目前國內常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金,其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3,N型是Bi2Te3—Bi2Se3,采用垂直區熔法提取晶體材料。

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