半导体制冷片TEC的选型和应用

半导体制冷片TEC的选型和应用

半导体制冷片（TEC）是一种基于半导体材料的制冷技术，通过直流电驱动实现热量的转移。本文将详细介绍TEC的工作原理、优缺点、应用领域以及选型和使用注意事项。

典型的单级冷却器由两个陶瓷板组成，板之间有 p 型和 n 型半导体材料（碲化铋）。半导体材料的元件在电学上串联连接，在热学上并联连接。当正直流电压施加到 n 型热电偶时，电子从 p 型热电偶传递到 n 型热电偶，冷侧温度将随着热量被吸收而降低。吸热（冷却）与电流和热电偶的数量成正比。这些热量被传递到冷却器的热侧，并在那里消散到散热器和周围环境中。

优点

• 可以在任何方向使用
• 体积小巧
• 固态结构
• 可以在环境温度以下制冷
• 温度可控
• 具有加热能力
• 可与散热器、冷板和热管兼容

缺点

• 需要直流电源
• 大型系统（>1kW）的单位功率成本较高
• 制冷效果有限，需要在热面安装散热能力更强的散热器
• 大功率应用时热量问题难以解决

尽管TEC技术已经存在多年，但由于其制冷效果和能耗问题，尚未得到广泛应用。然而，在小功率热源的应用中，TEC可以达到很好的制冷效果。此外，由于其制冷效果与输入电流相关，可以实现精确的温度控制，因此在自动化控制领域具有一定的应用潜力。

消费市场应用

• Mini Fridge（迷你冰箱）
• Beer Cooler（啤酒机）
• Wine Cooler（冰酒器）
• Cooler bag（冷却包）
• Seat Cooler（座椅冷却）
• Bed Cooler（床冷却）

半导体制冷片型号和命名规则

使用注意事项

1. 当不知道致冷器的冷热面时，可采用这样的方法，将红线接电源正极，黑线接负极，并可在没有散热条件下，瞬间通电进行试验，即用手触摸致冷器的两个端面，会感到有一面的发热，一面稍有冷感，发热的一面为热面，冷感的一面为冷面。但时间不能超过3秒，否则由于热端温度太高，极易造成器件烧坏。

2. 在一般条件下，引线用红色通常表示为正极：通常用黑色表示为负极，这是热电致冷器工作时的接线方法。需致热时，只要改变电流极性即可。致冷工作必须采用标准的电源，电源的纹波系数应小于10%。

3. 致冷器的热电偶对数及极限电压的识别方法，热电偶对数即指P、N结点的数量。例如：致冷器的型号为TEC1-12706，则127为致冷器的热电偶对数，06为允许电流值：A，致冷器的极限电压≈热电偶对数X0.12，例如：TECI-12706的极限电压V=127X0.12=15.4(V)。正常工作压为极限电压的78%，如TEC1-12706的工作电压为15.4*0.78=12.01V。

4. 各种致冷器不论在使用还是在试验中，致冷致热交换时应等冷热面的温度恢复到室温，(一般在15分钟以上)。否则易造成致冷器的损坏。

5. 为了延长热电致冷器的寿命，应对致冷组件四周进行密封处理。我们方法有二种，一种是采用704硅胶密封；另一种是采环氧树脂密封，密封的目的是使致冷器的热电偶与外界空气完全隔离。起着防湿防潮的作用，并可以延长致冷器的寿命。

6. 在安装时，首先将致冷组件的两面擦试干净，并分别在致冷器的冷热面均匀地涂上一层薄薄的导热硅脂。与致冷器相接触的铝散热器或储冷板的表面应平整，并擦试干净，也在其表面均匀地涂上导热硅脂；在安装过程中致冷器的冷面一定要与储冷板接触良好，热面也应与铝散热器的表面充分接触，(如用螺丝紧固，几个螺丝的用力都应均匀，切勿过度或用力不均)。为达到最佳致冷效果，在储冷板和铝散热器之间应用隔热材料填充，其厚度一般在25-30mm为宜。

7. 致冷片的安装压力建议在150PSI至300PSI之间，压力太低会造致冷片接触面接触不良，压力太大，会损坏致冷片。

8. 用户在没有专用仪器的情况下，判断致冷器的合格与否，主要是测试其电阻。可以使用数据电桥或带有补偿的电阻表，测量致冷器的电阻。用万用表测试致冷组件静态电阻不准确，只可供参考。