《半导体致冷器件及其应用》

第一章 半导体致冷器的基本原理1

1.1 金属的温差电效应1

目录1

1.1.1 金属的塞贝克效应2

1.1.2 帕耳帖效应7

1.1.3 汤姆逊效应8

1.1.4 金属的开耳芬关系式9

1.2 半导体的塞贝克效应13

1.2 1 一种载流子的温差电动势率13

1.2.2 两种载流子的温差电动势率18

1.3 半导体的帕耳帖效应21

1.4 半导体的汤姆逊效应26

1.5 半导体材料的开耳芬关系式28

1.6.1 温差电单元30

1.6 温差电电路30

1.6.2 温差电路接头处焦耳热和汤姆逊热的影响31

1.7 温差电致冷器的效率35

1.8 温差电优值系数40

1.9 温差电材料性质概述43

1.9.1 材料参数随温度的变化45

1.9.2 Bi2Te3材料48

1.9.3 温差电材料的辅助性质49

第二章 半导体致冷器的设计计算56

2.1 基本计算公式56

2.1.1 最大致冷效率（ε最大）状态下的计算公式57

2.1.2 最大产冷量（Q最大）状态下的计算公式60

2.2 1 器件两臂的最佳截面比62

2.2 器件两臂的几何尺寸62

2 2 2 器件的几何尺寸65

2.3 热工计算举例67

2.4 以温差表示的器件参数73

2.5 偏离最佳条件的影响82

2.6 接触和导流损耗的估算83

2.6.1 接触电阻83

2.6.2 导流电阻86

2.7 半导体致冷器近似计算的诺谟图87

2.8 考虑到焊端换热时的计算100

2.9 汤姆逊效应的影响以及电导率和热导率随温度104

变化的估计104

2.10 级联107

2.11 拼接温差电器件113

参考文献134

第三章 半导体热泵135

3.1 简单模型136

3.2 半导体热泵的效率和产热量138

3.3 焊端热交换的考虑142

3.4 影响致热系数的其他因素146

3.5 温差电致热的过渡过程147

3.6 应用范围153

参考文献154

第四章 温差电材料的性质及有关参数的测量方法157

4.1 用于温差电器件的材料157

4.1.1 Bi2Te3157

4.1.2 Bi2Te3-Sb2Te3167

4.1.3 Bi2Te3-Bi2Se3169

4.1.4 铋和Bi-Sb合金172

4.2 温差电材料参数的测量方法174

4.2.1 温差电动势率的测定方法174

4.2.2 电导率的测定方法179

4.2.3 热导率的测量方法184

4.2.4 温差电优值系数的测量187

4.3 提高半导体温差电优值系数的途径190

4.3.1 最佳载流子浓度的选择190

4.3.2 最佳温度间隔的选择194

4.3.3 禁带宽度197

4.3.4 借助于改变载流子迁移率与晶格热导率198

的比值的方法提高优值系数198

4.3.5 改变散射机构提高Z值的可能性199

4.3.6 晶体取向对于温差电材料优值系数的影响200

4.3.7 提高粉末状温差电材料优值系数的方法202

4.3.8 提高材料温差电优值的其他途径205

参考文献206

第五章 半导体致冷器的构造211

5.1 单级温差电单元211

5.2 多级温差电单元214

5.3 致冷效率的测定216

5.4 温差电堆219

5.5 温差电堆的热耦合224

5.6 致冷器的散热方法和工作室229

5.6.1 致冷器的散热229

5.6.2 致冷器的工作室230

5.7.1 影响焊接质量的因素231

5.7 与焊接质量有关的几个问题231

5.7.2 焊接工艺中的几个问题236

5.7.3 接触电阻的测量方法237

5.8 用在半导体致冷器中的焊料241

5.8.1 可焊性的意义241

5.8.2 焊料应当满足的一般条件243

5.8.3 BLH系列半导体焊料性能简介246

参考文献252

第六章 半导体致冷器的散热方法253

6.1 自然对流散热253

6.2 针状散热系统257

6.3 自然循环的充液系统261

6.4 熔化潜热的利用264

6.5 蒸发潜热的利用267

6.6 利用热容的散热系统270

6.7 利用低共熔冰-盐溶液散热272

6.8 热管散热器276

第七章 半导体致冷器的应用281

7.1 半导体温差电模块282

7.1.1 国产致冷模块284

7.1.2 国外半导体致冷模块简介291

7.2 半导体致冷器在无线电电子仪器中的应用313

7.3 辐射接受器致冷器317

7.4 半导体致冷器在测量仪器中的应用326

7.5 半导体致冷器在生物医学领域内的应用335

7.6 空调器及其他应用340

参考文献344