一文读懂热电技术：从制冷到发电的半导体能量转换

一文读懂热电技术：从制冷到发电的半导体能量转换

热电技术是一种利用半导体材料实现能量转换的技术，主要包括热电制冷技术和温差发电技术。这两种技术都具有结构紧凑、无运动部件、性能可靠等特点，在多个领域都有广泛的应用前景。

半导体热电制冷技术是利用半导体材料的帕耳帖效应（Peltier效应）实现制冷或加热的一种能量转换技术，广泛应用于光电子、电子工业、生物医疗、消费类家电等领域。

热电制冷技术的核心部件为热电制冷组件（TEC），也称作热电制冷器或热电制冷芯片。如上图所示，热电制冷组件通常是由若干对p、n型半导体热电偶串联而成。

当接上直流电源后，热电制冷组件的一端会温度降低，而另一端温度会同时升高。借助热交换器等各种传热手段，使制冷组件的热端不断散热，则组件的冷端将不断从工作环境吸热热量。值得注意的是，此现象是完全可逆的，只要改变电流方向，就可以使热量向相反的方向转移。因此，在一个热电制冷组件上可同时实现制冷和加热两种功能。

技术特点

与传统的机械制冷方式相比，热电致冷技术不需要任何制冷剂，是一种环境友好的固态致冷方式，具有体积小、重量轻，无振动、无噪音；控温精确、可靠性高；可在任意角度下工作等优点，甚至在某些应用领域，热电技术是唯一技术解决方案。

1、主动型致冷
热电致冷属于主动型致冷方式，可将对象冷却至环境温度以下；

2、点对点致冷
热电致冷结构小巧，可以实现很小空间或范围内的精确温度控制，甚至可以实现点致冷，这是其它致冷方式无法实现的；

3、高可靠
热电致冷无任何运动部件，可靠性高，可长时间工作而无需维护，适用于安装后不易拆卸或需要较长使用寿命的系统；

4、精准控温
热电致冷属于直流供电，且冷量调节方便，通过调节输入电流的大小，即可实现对冷量及温度的精确控制；

5、致冷&加热
热电技术同时具有致冷和加热两种功能，同一系统只要改变电流方向即可实现冷却和加热两种模式。

典型应用

温差发电技术

温差发电技术是利用半导体材料的Seebeck效应将热能直接转换成电能的一种新能源技术，具有结构紧凑、无运动部件、性能可靠、免维护、工作时无噪声、低碳环保等特点，广泛应用于空间、军事、工业、汽车、新能源、民用家电等领域。

温差发电技术的核心部件为温差发电组件（TEG），也称作温差发电芯片。如上图所示，温差发电组件通常由若干对p、n半导体电偶对串联而成。只要温差发电组件的热面有热量输入，在组件冷热两面之间建立起温度差，就会有源源不断的直流电发出。