2022年半导体制冷器的原理与使用 .pdf

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1、半导体制冷器的原理与使用2010-06-28 20:36 来源： CPCW 作者：责任编辑：一、原理概述大家知道 CPU工作时温度越低越好。 很多文章都谈到 CPU 散热是否良好是超频能否成功的一个关键因素。 一般通过用大风扇、 涂导热硅脂等来改善CPU 的散热条件，但这些方法都不可能使CPU 的温度低于室温。这里谈到的半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用特殊半导体材料热电堆来制冷， 能够将电能直接转换为热能，效率较高。 一般 CPU的发热功率小于 30W ，而制冷器的功率则大于50W ，如果散热良好，它完全可能使CPU工作在接近 0甚至 0以下。半导体制冷器的用途很多，可用于制作便携冷

2、藏 / 保温箱、冷热饮水机等。也用于电子器件的散热。 目前制冷器所采用的半导体材料最主要为碲化铋，加入不纯物经过特殊处理而成 N 型或 P 型半导体温差元件。以市面常见的TEC1-12605为例，其额定电压为： 12v， 额定电流为 5A，最大温差可达 60 摄氏度，外型尺寸为4 X 4 X 0. Cm ，重约 25 克。它的工作特点是一面制冷而一面发热。接通直流电源后， 电子由负极 (-) 出发，首先经过 P 型半导体， 在此吸收热量，到了 N 型半导体，又将热量放出，每经过一个 NP 模组，就有热量由一边被送到另外一边，造成温差，从而形成冷热端。下图是一个致冷器的典型结构， 由许多 N 型

3、和 P 型半极体之颗粒互相排列名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 而成， 而 N P 之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最后用两片陶瓷片像汉堡包一样夹起来。二、安装使用制冷片的安装及使用很简单。在安装前，最好准备一点导热硅脂，然后，找一节干电池， 接在制冷器两根引线上， 就可感到一端明显发凉而另一端发热，记住引线的极性并确定好制冷器的冷、热端。正式安装时， 在制冷器两端均匀涂上导热硅脂

4、，在 CPU 与散热器之间插入制冷片，请注意先试好的冷热面方向，冷面贴着CPU ，热面与强力的 ( 功率越高越好)散热片接触。然后想法固定好三者。要注意风扇的卡子不能太短，否则会很难固定。固定好后，就可以给制冷片和风扇接上电源了( 一定要注意极性 )，如果你机箱电源功率小于 230W ，我劝你别接到机箱电源上，否则有可能因电源功率不足，造成电脑无法正常工作。推荐使用外接的沟缭炊云涞拦纾环矫婵梢酝 鹘诘缪谷煤鲜实奈虏睿苊饨崧痘蚬龋 币脖苊饬硕灾骰缭吹挠跋臁榻评淦 ?V 左右的电压，在此电压下制冷片的制冷量和冷热面温差都比较合适。微机电源接线图三、注意事项名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

5、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 、注意热端的散热。半导体制冷的热面温度不应超过60，否则就有损坏的可能。若在额定的工作电压（ 12V）下，一般的散热风扇根本无法为制冷片提供足够的散热能力，容易造成制冷片过热损坏。 同时千万不要在无散热器的情况下为致冷器长时间通电，否则会造成致冷器内部过热而烧毁。、结露问题。当半导体制冷片陶瓷表面的温度降至一定程度时，就很可能会产生结露现象，是否会“结露”与温度和湿度有关(即气象学中所谓“露点”的概念）。在电脑机箱中结露的

6、情况是绝对不允许发生的。比较保险的方法是让半导体制冷器的冷面工作在 20左右为宜；可以通过调整制冷片电压或散热片风扇转速来调节。、电脑电源功率问题。制冷片的功耗可能高达60W ，这样大的负载无疑有可能会让质量不好的计算机电源发生问题。尤其值得注意的是，计算机电源中提供的5V和 12V电源的电流是不相同的， 一般 5V电源可提供 20A以上的电流， 而 12V电源仅提供 6A左右的电流。所以采用5V电压比较保险，也可以用外接稳压电源。、注意机箱的散热。很显然，制冷片在降低 CPU 温度的同时， 其热端的发热也相当大， 可能导致机箱内温度升高， 影响其他部件的工作。 所以要注意机箱的散热， 不妨在

7、机箱内适当位置再加一个散热风扇。、别对制冷片的效果抱太大幻想。必须说明，制冷片只是在一定程度上可以增强超频后CPU 的稳定性，而并不能改变 CPU 原有的超频极限。由于制冷器比散热风扇昂贵许多，且在使用上有一定危险性和副作用， 除非你愿意体验一种特别的感觉，在是否使用半导体制冷片的问题上一定要三思。产品外观型号： TEC1-12605 额定电压： 12v 额定电流： 5A 最大温差： 60摄氏度 尺寸：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - -

8、 - - - - - 4 X 4 X 0.5Cm 适用于 Socket 7 及 Socket 370 的 CPU 。Slot 1 的 CPU 也可以用，但安装起来比较麻烦，不推荐使用。关于制冷片的几个常见的问题：2010-06-28 20:33 1、 制冷量，一般我们所说的制冷片的功率指的是耗电量，而不是制冷量，现在的制冷片的制冷效率一般在60% 左右，也就是能效比0.6 左右，很低的（压缩机的热泵至少 2.0 以上）。以 100 瓦为例： 100瓦的制冷片一般也就能产生60 瓦左右的制冷量（每秒大约可以从冷面吸收60 焦尔左右的热量）而热面所产生的热量是非常大的，除了100 瓦的功耗所产生的

9、热量还有60 瓦左右的从冷面吸收的热量总共大约 160 瓦左右，冷热面的温度相差比较悬殊. 2、 电流的问题，我们所说的最大电流是在最大电压和最好散热情况下的电流，比如 TEC1-12706的半导体制冷片，一般在12V工作电压的带动下，电流一般在4A多一点，如果在最大电压15V的情况下那就会有所增加可以达到5A培多点，还有在热面散热不好的情况下电流也会有所下降，特别是大点功率的制冷片这种现象比较突出，比如是最大电流 12A的半导体的制冷片实际使用的时候那可能就只有 10A不到点的电流。3、 电源问题，直流电，制冷片的功耗是相当大的，所以对电源的要求是比较高的， 如果要驱动最大电流6 安培制冷片

10、的话那电源的也必须选择输出最大电流大于等于 6A的电源， 否则会损坏到你的电源， 一般电脑电源有输出12V12A的接口，再大的话需要购买更大的开关电源。4、 制冷片的制冷效果和热面的散热效果有很大关系，热面的散热效果不好冷面温度就很难降下来，由于热面温度较高，所以散热一定要做好才行。一般60W以上功率的制冷片热面是可以使用CPU散热器进行散热的， 再大功率的那就需要更大更强劲的散热系统了， 可以采用超大的铝合金或铜制散热器， 甚至水冷。 。 。 。5、 制冷片怕摔怕磕，所以一定要轻拿轻放6、 冷热面的测试，可以使用一节五号干电池接通（0最大电压都可以使制冷片工作），然后就可以感觉得到制冷片的冷

11、热面，如果极性接反了，冷热面也就随极性转换了，所以安装的时候不用刻意区分冷热面，倒一下线头就可以了。7、 有客人问制冷片能不能降到0 度以下，用在 CPU 上好不好 ?这个问题很难回答，这和很多情况有关，比如制冷片的功率大小，热面的温度（散热效果）、冷面的负载大小（空载的话零下20 度都没问题）等等。8、 有人也会问做一个冷藏箱可以能冷到多少度?这些问题也是很难回答的，你所作空间的大小，电源情况，散热情况，箱体的保温情况，室内的环境温度，这都是有密切联系的， 所以在大家询问的时候我们也是尽量回避这样的问题，请谅解。9、饮水机使用的一般是12706的制冷片， 小冰箱制冷片坏了， 一般电子小冰箱所

12、使用的也是 12706 的制冷片，车载冰箱都用12704或 12705，尺寸有所不一，有 4*4cm,3*3cm 也有 5*5cm（极少），购买时请先确认，另外好多朋友都问，是否可以使用大点功率的制冷片来提升小冰箱的制冷性能?这个是不可以的，因为制冷片功率大了 , 那电源和散热也必须加强，原本的箱体不具备这样的条件所以是不可以的。10、 关于制冷片寿命的问题，在正常情况下，比如在额定的工作电压，工作电流，良好的散热情况，然后还要准确安装的条件下，使用寿命30 万小时。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

13、- - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 半导体制冷片使用说明2010-06-28 20:29 一、正确的安装、组装方法1制冷片一面安装散热片， 一面安装导冷系统， 安装表面平面度不大于0.03mm ，要除去毛刺、污物。2制冷片与散热片和导冷块接触良好，接触面须涂有一薄层导热硅脂。3固定制冷片时既要使制冷片受力均匀，又要注意切勿过度， 以防止瓷片压裂。二、正确的使用条件1使用直流电源电压不得超过额定电压，电源波纹系数小于10。2电流不得超过组件的额定电流。3制冷片正在工作时不得瞬间通反向电压(须在 5 分钟之后 ) 。4制冷片内部不得进水。5制冷片

14、周围湿度不得超过80。三、CDL1系列制冷组件使用中的注意问题1、当采用非专用设备检验该器件时，在工作参数下， 热端的温度必须低于80，( 含改变电流方向冷端变成热端) 。在热端没有散热条件下，瞬间通电进行试验，即用手触摸制冷器的两个端面，感到有一定的热感， 一面稍有冷感即可。 否则由于热端温度太高，极易造成器件短路或断路，使制冷器报废。2、在一般条件下，鉴别制冷组件的极性时可将制冷组件冷端朝上放置，引线端朝向人体方向，此时右侧引线即为正极，通常用红色表示；左侧为负极，通常用黑色，兰或白色表示，此种极性是制冷组件工作时的接线方法。需制热时，只要改变电流极性即可。制冷工作时，必须采用直流电源，电

15、源的绞波系数应小于10。3、制冷电偶对数及极限电压的识别方法，电偶对数即指PN结点的数量。例如：制冷器的型号为 CDL1-12703 ， 则 127为制冷组件的电偶对数， 03为允许电流值 (单位安培 ) ，制冷组件的极限电压V；电偶对数 0.11，例如： CDLl-12703 的极限电压 V=l27 0.11=13.97(V) 。4、各种制冷组件不论在使用还是在试验中，冷热交换时必须待两端面恢复到室温时， ( 一般需要 15 分钟以上方可进行 )。否则易造成陶瓷片炸裂。5、为了提高制冷组件的寿命， 使用前应该对制冷组件四周外露PN元件进行固化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

16、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 处理。方法用 706 单组固化橡胶，均匀地涂在制冷组件四周PN元件上，不要涂在两个端面上。所涂的橡胶24 小时自然固化，固化后呈乳白色有弹性的固体。固化的目的是使制冷组件电偶与外界空气完全隔离。起防潮的作用， 可提高制冷组件寿命约 50。6、在安装时，首先用无水酒精棉，将制冷组件的两端擦洗干净，均匀的涂上很蒲的一层导热硅脂：安装表面( 储冷板、散热板 ) 应加工，表面平面度不大于0.03MM ，并清洗干净； 在安装过程中制冷组件的

17、冷端工作面一定要与储冷板接触良好，热端应与散热板接触良好(如用螺丝紧固，用力应均匀，切勿过度) ；储冷板、散热板的尺寸大小取决于冷却方法及冷却功率大小，可视情况自行决定； 为达到最佳制冷效果，储冷板和散热板之间应当用隔热材料充填，其厚度在25 30mm 为宜。7、用户在没有专用仪器的情况下，可根据生产厂的说明书，测量其外型尺寸及高度，判断其性能。用万用表测试制冷组件静态电阻，不准确，只可供参考。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -