半導體制冷器件分類
半導體制冷器件大致可以分為四類
（1）用來冷卻某一對象或者對某個特定對象實行散熱，這種情況大量出現在電子工業領域中；
（2）用來恒溫，小到對個別電子器件維持恒溫 ，大到如制造恒溫槽，空調器等;
(3)制造成套儀表器具設備，如環境實訓箱，小型冰箱，各種熱物性測量試驗儀表器具等;
(4)民用設備，冷藏烘烤兩用箱，冷暖風機等。

半導體制冷的應用
（1）在高技術領域和軍事領域
對紅外探測器，激光器和光電倍增管等光電器件的制冷。比如，德國Micropelt公司的半導體制冷器體積非常小，只有1個平方毫米，可以和激光器一起使用TO封裝。
（2）在農業領域的應用
溫室里面過高或過低的溫度（℃）（℃），全部將導致秧苗壞死，尤其部分名貴植物對環境更加敏感，迫切需要將適宜的溫度（℃）（℃）檢驗測量試驗及控制系統應用來現代農業。
（3）在醫療領域中的應用
半導體溫控系統在醫學上的應用更為廣泛。如：用來蛋白質功能研究、基因擴增的高檔PCR儀、電泳儀及一些智能精確溫控的恒溫儀培養箱等；用來研發設定有特殊溫度（℃）（℃）平臺的掃描探針顯微鏡等。
（4）在激光領域中的應用
激光技術用美容儀表器具，微型零件加工等，其在作業中全部產生局部熱，經過半導體制冷器，應用水冷或微型制冷器冷卻。
（5）在實訓室裝置方面
如實訓用的顯微鏡攝像頭[1]，冷阱、冷箱、冷槽、電子低溫測量試驗裝置、各種恒溫、高低溫實訓儀片
（6）在日常生活方面的應用
空調、冷熱兩用箱、飲水機、電子信箱、電腦以及其他電器等。--還有其它方面的應用，這里就不一一提了

半導體制冷的優點
半導體制冷器的尺寸小，可以制成體積不到1cm小的制冷器；重量（kg）（kg）輕，微型制冷器往往能夠小到只有幾克或幾十克。無機械傳動部分，作業中無噪音，無液、氣作業介質，因而不污染環境，制冷功能數值不受空間方向以及重力影響，在大的機械過載條件下，能夠正常地作業;經過調動作業電流（A）（A）的大小，可便利調動制冷速率；經過變換電流（A）（A）方向，可使制冷器從制冷狀態轉變為制熱作業狀態；作用速度快，使用壽命長，而而且易于控制。

半導體制冷器件的作業原理
半導體制冷器件的作業原理是基于帕爾帖原理，該效應是在1834年由J.A.C帕爾帖首先發現的，即運用當兩種不一樣的導體A和B包括的電子線路而而且通有直線DC電時，在接頭處除焦耳熱以外還會釋放出某種其它的熱量，而另一個接頭處則吸收熱量，而而且帕爾帖效應所引起的這種情況是可逆的，改變電流（A）（A）方向時，放熱和吸熱的接頭也隨之改變，吸收和放出的熱量與電流（A）（A）強度I[A]成正比，而而且與兩種導體的性質及熱端的溫度（℃）（℃）有關，即： Qab=Iπab
πab稱做導體A和B之間的相對帕爾帖系數 ，單位為[V], πab為正值時，表示吸熱，反之為放熱，由于吸放熱是可逆的，所以πab=－πab
帕爾帖系數的大小取決于含有概括閉合線路的材料的性質和接點溫度（℃）（℃），其數值可以由賽貝克系數αab[V.K-1]和接頭處的絕對溫度（℃）（℃）T[K]得出πab=αabT與塞貝克效應相，帕爾帖系也設定有加和性，即：
Qac=Qab+Qbc=(πab+πbc)I
因此絕對帕爾帖系數有πab=πa－ πb
金屬材料的帕爾帖效應對比微弱，而半導體材料則要強得多，因而得到實際應用的溫差電制冷器件全部是由半導體材料制成的。

半導體制冷材料的發展
AVIoffe和AFIoffe指出，在同族元素或同種類型的化合物質間，晶格熱導率Kp--平均原子量A的增長呈下降趨勢。RWKeyes經過實訓推斷出，KpT近似于Tm3/2ρ2/3A-7/6成比例，即近似與原子量A成正比，因此 通常應選取由重元素包括的化合物作為半導體制冷材料。

半導體制冷材料的另一個巨大發展是1956年由AFIoffe等提出的固溶體課程課程理論，即運用同晶化合物形成類質同晶的固溶體。固溶體中摻入同晶化合物引入的等價置換原子產生的短程畸變，使得聲子散射多加，從而降低了晶格導熱率，而對載流子遷移率的影響卻很小，因此使得優值系數增大。例如50%Bi2Te3－50%Bi2Se3固溶體與Bi2Te3相對比，其熱導率降低33%，而遷移率僅稍有多加，因而優值系數將提升50%到一倍。

幾種熱電功能良好的半導體制冷材料
Ag(1-x)Cu(x)Ti Te、Bi－Sb合金和YBaCuO超導材料等曾經成為半導體制冷學者的研究對象，并經過實訓證明可以成為良好的低溫制冷材料。下面將分別簡介這幾種熱電功能良好的半導體制冷材料。
二元Bi2Te3－Sb2Te3和Bi2Te3－Bi2Se3固溶體
二元固溶體，無論是P型還是N型，晶格熱導率均比Bi2Te3有較大降低，但N型材料的優值系數卻提升很小，這可能是因為在Bi2Te3中引入Bi2Se3時，--Bi2Se3摩爾含量的不一樣呈現出兩種不一樣的導電特性，勢必會使兩種特性全部不會很強，經過合適的摻雜雖可以增強材料的導電特性，提升材料的優值系數，但歸根結底還是應該在本題物質上有所突破。
三元Bi2Te3－Sb2Te3－Sb2Se3固溶體
Bi2Te3 和Sb2Te3是菱形晶體構造，Sb2Se3是斜方晶體構造，在除去大Sb2Se3濃度外的較寬組份界限內，他們可以形成三元固溶體。無摻雜時，此固溶體呈現P型導電特性，經過合適的摻雜，也可以轉變為N型導電特性。在二元固溶體上添加Sb2Se3有兩個優點：首先是提升了固溶體材料的禁帶寬度。其次是可以進一步降低晶格熱導率，因此Sb2Se3不論是晶體構造還是還是平均原子量，全部與Bi2Te3 和Sb2Te3相差很大。當三元固溶體中Sb2Te3+5% Sb2Se3的總摩爾含量在55%～75%界限時，晶格熱導率最低，約為0.8×10-2W/cm K，這個值要略低于二元時的最低值0.9×10-2W/cm K。
但是，添加Sb2Se3也會降低載流子的遷移率，將會降低優值系數，因此必須控制Sb2Se3的含量。
P型Ag(1-x)Cu(x)Ti Te材料
AgTi Te材料由于設定有很低的熱導率（k=0.3 W/cm K）,因此如能經過合適的摻雜提升其載流子遷移率μ和電導率σ，將有可能得到較高的優值系數Z。RMAyral-Marin等人經過實訓研究，發現將AgTi Te和CuTi Te經過理想的配比形成固溶體，運用Cu原子替換掉部分Ag原子后，可以得到一種功能良好的P型半導體制冷材料Ag(1-x)Cu(x)Ti Te，其中x在0.3左右時，材料的熱電功能最好。由此可見Ag(1-x)Cu(x)Ti Te的確是一種良好的P型半導體制冷材料。
N型Bi－Sb合金材料
無摻雜的Bi－Sb合金是目前20K到220K溫度（℃）（℃）凡內優值系數最高的半導體制冷材料，其在富Bi區域內為N型，而當Sb含量超過75%時將轉變為P型。在Bi的單晶體中引入Sb，沒有改變晶體構造，也沒有改變載流子（含有概括電子和空穴）濃度，但是拉大了導帶和禁帶之間的寬度。Sb的含量為0～5%時禁帶寬度約為0eV，即導帶和禁帶相連，屬于半金屬；Sb含量在5%～40%時，禁帶寬度值基礎是在0.005eV左右，當Sb的含量在12%～15%時，達到最大，約為0.014eV，屬于窄帶本征半導體。由上文所述，禁帶寬度的多加必將提升材料的溫差電動勢。80K到110K溫度（℃）（℃）界限內，是Bi85Sb15的優值系數最高，高溫時則是Bi92Te8最高。
YBaCuO超導材料
按照上面的簡介可知,在50K到200K的溫度（℃）（℃）界限內,功能最好的半導體制坑材料是n型Bi(100-x)Sbx合金，其中Sb的含量在8%～15%。在100K零磁場的情況下，Bi－Sb合金的最高優值系數可達到6.0×10-3K-1，而基于Bi、Te的p型固溶體材料在100K時的優值系數卻低于2.0×10-3K-1并而而且--溫度（℃）（℃）的下降迅速減小。--必須尋找一種新的p型低溫熱電材料，以和n型Bi－Sb合金包括半導體制冷電對。運用高Tc氧化物超導體代替p型材料，作為被動式p型電臂（稱為HTSC臂，即High Tc Supercon－ducting Legs）,課程課程理論上可以提升電隊的優值系數，經過實訓證明也確實可行。：
由于HTSC超導材料的溫差電動勢率α幾乎為零，但其電導率無限大，因此熱導率κ和電導率δ的比值κ/δ卻是無限小的

Mosolov A B等人分別運用以SrTiO3座基地的YBaCuO超導薄膜和復合YBaCuO－Ag超導陶瓷片作為被動式HTSC臂材料，用Bi91Sb9合金作為n型材料，制成單級半導體制冷器。實訓成果表明：運用YBaCuO超導薄膜制成的制冷器，熱端溫度（℃）（℃）維持在85K，零磁場時可達到9.5K的最大制冷溫差，加上0.07T橫向磁場時能達到14.4K;運用YBaCuO－Ag超導陶瓷片制成的單擊制冷器，熱端溫度（℃）（℃）維持在77K時，相應的最大制冷溫差分別是11.4K和15.7K。從半導體制冷器最大制冷溫差計算公式，可以反算出80Kzuoyou這種制冷電對的優值系數約為6.0×10-3K-1，可見這種電對集合是有著很好的應用潛力的。--高Tc超導體材料的發展，這種制冷點隊的熱端溫度（℃）（℃）將會逐漸提升，優值系數也將逐漸增大，比將獲取跟廣泛的應用。

溫差半導體發電技術，它的作業原理是在兩塊不一樣性質的半導體兩端設定一個溫差，于是在半導體上就產生了直線DC電壓（V）（V）。溫差半導體發電有著無噪音、壽命長、功能平穩等特別點。可在零下40攝氏度的寒冷環境中迅速啟動，因此在實際中得到越來越廣泛的應用。
溫差發電是一種新型的發電方法，運用塞貝爾效應將熱能直接變換為電能。以半導體溫差發電模型塊制造的半導體發電動機,只要有溫差存在即能發電。作業時無噪音、無污染，使用壽命超過十年，免維護，因而是一種應用廣泛的便攜電源。
半導體溫差發電動機,目前主要用來油田、野外、軍事等領域。如美國Teledyne Inc. 研發的軍用、油田專用發電動機年銷售額超過十億美元。該項目的另一市場化領域在于將發電裝置用來太陽能、地熱、工業廢能等的運用，使熱能直接轉化為電能。--半導體發電模型塊體積小，重量（kg）（kg）輕，便利攜帶，可廣泛用來小家電制造、儀表器具儀表、玩具及旅游業。
--保護環境、節約能源的呼聲越來越高、運用溫差發電可能是發展大方向、從小型器件到大型電站,越來越多地從實訓室課程課程理論應用到實踐中去。
目前最新研發的半導體溫差發電集合套件,屬國內領先水平，其內阻小、耐高溫、長壽命。完全符合研發溫差發電動機的需要。
若兩面溫差能達到攝氏60度，則發電電壓（V）（V）可達到3.5V電流（A）（A）可達到3-5A
--保護環境，節約能源的呼聲越來越高，運用溫差電集合套件發電可能是大方向，要達到半導體溫差發電的目的需做到：
1、內阻小，否則功率（W）（W）輸不出來；
2、耐高溫；
3、長壽命

ZR-JD45半導體制冷技術實訓裝置

一、 基礎簡介
"ZR-JD45半導體制冷技術實訓裝置"應用大功率（W）（W）半導體制冷片，并經過實操操作面板上的鈕子開關使半導體制冷片作業于熱泵和熱機不一樣的狀態，分別來演示并檢驗帕爾帖效應和塞貝克效應。
半導體制冷技術實訓裝置適合于高職院校、職業學校制冷專業和非制冷類專業的《半導體制冷》、《制冷設備維修工》、《制冷設備維修工技師培訓教學圖紙文檔實訓指導書及實訓指導書》的教學與技能的提升。本實訓裝置也適合技工學校、職業培訓學校、職教中心、鑒定站/所、制冷類專業的技能鑒定考核。

二、 裝置特別點
1． 應用大功率（W）（W）半導體制冷集合套件作為冷源，不需要干冰、氨、氮、氟利昂等制冷劑，溫度（℃）（℃）低、制冷快、壽命長。設定有無污染、無噪聲、無振動、無磨損，可連續作業。
2． 直觀快強：可以直觀的查看制冷片冷端結冰的全過程，深入掌控把握半導體制冷片的作業原理。
3． 可實操性強：用實操操作面板上提供的鈕子開關，可以便利的變換半導體制冷片的作業狀態，既能定性查看實訓情況，又能經過測量儀表定量測量。
三、 技術功能
1． 寫入電源：一相三線~220V±10% 50HZ
2． 作業環境：溫度（℃）（℃）-10℃~+40℃ 相對濕度<85%（25℃）海拔<4000m
3． 裝置容量（KV）（KV）：<0.8KWA
4． 外型尺寸:1200mm×730mm×1400mm
5． 安全保護:設定有漏電保護裝置,安全符合國家標準
四、實訓裝置的基礎配備裝備及功能
實訓裝置由控制屏、實訓桌及半導體制冷機組等包括。
1．控制屏（鋼制雙層亞光密紋噴塑構造，金屬鋁實操操作面板）
（1）直線DC數字電壓（V）（V）表（1個）：測量界限0~20V，按鍵變換檔位，應用三位半數碼顯露，精確度0.5%。寫入阻抗為10M。經過琴鍵變換可分別顯露半導體制冷片A的寫入電壓（V）（V）、半導體制冷片B的寫入電壓（V）（V）、半導體制冷片A的輸出電壓（V）（V）、半導體制冷片B的輸出電壓（V）（V）。
（2）直線DC穩壓電源（2個）：提供0~15V連續可調的直線DC電源，電流（A）（A）為10A，為半導體制冷片提供電源。
（3）計時器：按下復位按鈕時，開始計時，單位為秒。
（4）直線DC數字電流（A）（A）表（2個）：測量界限0~10A，應用三位半數碼顯露，精確度0.5%。直線DC數字電壓（V）（V）表（一）顯露半導體制冷片A的寫入電流（A）（A），直線DC數字電壓（V）（V）表（二）顯露半導體制冷片B的寫入電流（A）（A）。
（5）溫度（℃）（℃）控制器（3個）：PID智能溫度（℃）（℃）調動器，設定有PID智能溫度（℃）（℃）控制加*人工智能調動功能，分別可以監測半導體制冷片A的冷熱端溫度（℃）（℃）、半導體制冷片B的冷熱端溫度（℃）（℃）、空器的溫度（℃）（℃）。
（6）加熱器（2個）：功率（W）（W）為180W，當制冷片作業在熱機時，加熱器對其表面實行加熱。
（7）微型水泵（1個）：使水冷液循環對半導體制冷片的熱端實行散熱。
（8）音樂片和直線DC電動機：當半導體制冷片作業在熱機時，其輸出的電壓（V）（V）可以驅動音樂片和直線DC電動機。
2．實訓桌
實訓桌為鋼制雙層亞光密紋噴塑構造，桌面為防火燒燒、防水浸浸、耐磨損損高密度板，構造堅固，造型美觀大方；桌面用來裝配電源控制屏并提供一個寬敞舒適的作業臺面，設定有兩個抽屜。實訓桌還設定有四個萬能轉向輪，便利位移和固定。
3． 半導體制冷機組
由兩片半導體制冷片、水冷頭、散熱排、水泵、水冷液、水管、有機玻離水箱、傳熱鋁板等包括的水冷式半導體制冷機組，可直觀查看水冷散熱系統的作業原理及情況。
五、 實訓內容
1． 半導體制冷實訓裝置的認知
2． 半導體制冷片作業在熱泵時的作業原理
3． 半導體制冷片作業在熱泵時的功能數值測量試驗
4． 半導體制冷片作業在熱機時的作業原理
5． 半導體制冷片作業在熱機時的功能數值測量試驗