一、預(yù)備知識(shí)：

1.Peltier effect(珀?duì)柼?yīng))：

珀?duì)柼?yīng)的論述很簡(jiǎn)單——當(dāng)電流通過(guò)熱電偶時(shí)，其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)散發(fā)熱而另一個(gè)結(jié)點(diǎn)吸收熱，這個(gè)現(xiàn)象由法國(guó)物理學(xué)家Jean Peltier在1834年發(fā)現(xiàn)。

2.P型半導(dǎo)體

半導(dǎo)體材料的一種形式，其導(dǎo)帶中的電子密度超過(guò)了價(jià)帶中的空穴密度。P型材料通過(guò)增加受主(acceptor)雜質(zhì)來(lái)形成，例如在硅上摻雜硼。

3.N型半導(dǎo)體

半導(dǎo)體材料的一種形式，在導(dǎo)帶中的電子密度大于在價(jià)帶中的空穴密度的半導(dǎo)體，N型材料通過(guò)對(duì)硅的晶體結(jié)構(gòu)中加入施主雜質(zhì)(摻雜)——比如砷或磷——來(lái)得到。

二、珀?duì)柼?yīng)應(yīng)用

半導(dǎo)體致冷器是由半導(dǎo)體所組成的一種冷卻裝置，於1960左右才出現(xiàn)，然而其理論基礎(chǔ)Peltier effect可追溯到19世紀(jì)。如圖是由X及Y兩種不同的金屬導(dǎo)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(dǎo)致冷端溫度降低，熱端溫度升高，這就是著名的Peltier effect 。這現(xiàn)象最早是在1821年，由一位德國(guó)科學(xué)家Thomas Seeback首先發(fā)現(xiàn)，不過(guò)他當(dāng)時(shí)做了錯(cuò)誤的推論，并沒(méi)有領(lǐng)悟到背後真正的科學(xué)原理。到了1834年，一位法國(guó)表匠，同時(shí)也是兼職研究這現(xiàn)象的物理學(xué)家Jean Peltier，才發(fā)現(xiàn)背後真正的原因，這個(gè)現(xiàn)象直到近代隨著半導(dǎo)體的發(fā)展才有了實(shí)際的應(yīng)用，也就是[致冷器]的發(fā)明(注意，這種叫致冷器，還不叫半導(dǎo)體致冷器)。

三、半導(dǎo)體致冷法的原理以及結(jié)構(gòu)：

半導(dǎo)體熱電偶由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體組成。N型材料有多余的電子，有負(fù)溫差電勢(shì)。P型材料電子不足，有正溫差電勢(shì);當(dāng)電子從P型穿過(guò)結(jié)點(diǎn)至N型時(shí)，結(jié)點(diǎn)的溫度降低，其能量必然增加，而且增加的能量相當(dāng)于結(jié)點(diǎn)所消耗的能量。相反，當(dāng)電子從N型流至P型材料時(shí)，結(jié)點(diǎn)的溫度就會(huì)升高。

直接接觸的熱電偶電路在實(shí)際應(yīng)用中不可用，所以用下圖的連接方法來(lái)代替，實(shí)驗(yàn)證明，在溫差電路中引入第三種材料(銅連接片和導(dǎo)線)不會(huì)改變電路的特性。

這樣，半導(dǎo)體元件可以用各種不同的連接方法來(lái)滿足使用者的要求。把一個(gè)P型半導(dǎo)體元件和一個(gè)N型半導(dǎo)體元件聯(lián)結(jié)成一對(duì)熱電偶，接上直流電源后，在接頭處就會(huì)產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移。

在上面的接頭處，電流方向是從N至P，溫度下降并且吸熱，這就是冷端;而在下面的一個(gè)接頭處，電流方向是從P至N，溫度上升并且放熱，因此是熱端。

因此是半導(dǎo)體致冷片由許多N型和P型半導(dǎo)體之顆粒互相排列而成，而N/P之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來(lái)，陶瓷片必須絕緣且導(dǎo)熱良好，外觀如下圖所示。