半导体制冷，你真的了解吗？

半导体制冷片（TE）也叫热电制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。

半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理，上图就是一个单片的制冷片，它由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料（碲化铋），这个半导体元件在电路上是用串联形式连接组成. 半导体制冷片的工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料连结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。制冷片内部是由上百对电偶联成的热电堆（如右图），以达到增强制冷（制热）的效果。

半导体指的是具有导电性可控特点的一些材料。此种电子材料是一种能够在常温状态下进行导电的材料，但是半导又不能完全称之为导体，因为在特定条件下也可以成为绝缘体。由于半导体的这些特点，它会被引用到收音机以及电视机等电子设备中，当机器过热时能够起到制冷的作用，防止温度过高烧毁其它部件。调查发现，现在人们所使用的很多家电以及工作用具中都装有半导体材料。

半导体并不是某一种特定的材料，它的存在形式各种各样，同时也因为其不同形式，导致半导体材料具有较多的性能。

3.1 元素半导体

此种半导体指的是利用某一种元素形成，其中具有代表性的则是硅元素以及锡元素。这些元素能够组成具有半导体特性的固体材料，同时也非常容易受到外界的影响，一旦混入其它杂质作用就会发生变化。由于锡元素构成的有效半导体材料较少，所以当前市面上较为常见的为硅、锗两种元素。硅元素在工业中应用较为广泛，在使用过程中会产生二氧化硅，此种物质能够形成一层掩护膜，能够很大程度上促进部件的稳定运行。

3.2 有机化合物半导体

此种半导体指的是构造中含有一定的碳键化合物，将有机化合物与碳键垂直相互叠加便可以形成导带。利用化学添加的方式将导带引入到能带中，从而使其可以发生电导率，这样便可形成有机化合物半导体。此种半导体由于是由有机化合物构成的，所以具有一定的溶解性，加工方式也较为简便，很大程度上能够帮助企业节约成本。此种半导体是通过控制分子来对自身的导电性能进行控制的，所以大多应用在有机薄膜以及有机照明等领域。

3.3 非晶态半导体

由于其呈现状态与玻璃相似，所以被称之为玻璃半导体，。非晶半导体与其它的非晶材料有着相同特点。大部分情况下都是以短程有序、长程无序的结构存在。其主要元素是硅元素，通过原子位置的改变行程非晶硅。在半导体最初发展阶段非晶态半导体属于较难控制的一种，但是随着技术的不断发展，此种半导体也得到了较为广泛的应用，由于其自身具有吸收光的特性，所以会应用到太阳能电池以及液晶显示屏当中。

4.1 空气对流散热

此种散热方式更类似于平时的扇风散热，通过空气流动将零部件产生的热量吹走，使其达到降温的目的。利用空气对流散热方式对设备进行散热时会受到多方面因素的影响。其一，散热片具有热传导性能，能够将零件散发出来的热量尽快传导出去使其与空气进行接触，实现散热。其二，空气流动速度较快时能够提高散热的速度，所以在安装相关系统过程中，要多安装一个风扇，保证空气流动速度能够达到最高要求。其三，空气本身的温度对于散热情况也有着较大的影响，夏天散热效果就会较差。

4.2 水冷散热

此种方法在当前应用较为广泛，在进行散热时是利用冷却液的循环流动实现的，在流动过程中可以带走零件产生的大部分热量。此种方式相较于空气散热效果会更加的明显，并且在散热过程中不会产生噪音。另外，对于某些产热量较强的设备，还会增加风扇，提高散热效果。因此，主要被应用于电源、水泵等部件中。

4.3 热管散热

热管是一种金属管体，能够快速将部件温度降到恒温。此种金属管体主要是通过液态工质以及管芯、管壳等部分构成。此种构造能够使管内的液体进行多种循环流动，从而达到传递热量，挥发热量的作用，从而实现散热。热管的液态工质具有较好的导热性能以及沸点，粘度较低，所以可以不断地进行循环，从而实现热传导。为了满足需要，管芯的设置模仿了人的毛细血管壁，内部多为毛细结构，所以不仅可以实现快速大量的导热，还能够减少热阻。由于热管在工作过程中处于一个密闭空间内，刚好可以为液态工质的循环产生一个压力，促进其工作。

综上所述，经过此次分析我们能够对半导体的各种性能以及各种类型有一个较为确切的了解。并且能够从中了解到适用于各种工程以及设备的散热方式。但是，近年来随着温室效应的不断出现，各种制冷设备的发展受到了各行各业的重视。为此，需要对半导体进行深入分析，研究出更加有效的制冷散热系统，促进企业更好地发展。