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技術(shù)原理

半導(dǎo)體制冷又稱電子制冷，或者溫差電制冷，利用特種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的PN結(jié)，形成熱電偶對，產(chǎn)生珀?duì)柼?yīng)（Peltier Effect），是一種通過直流電制冷的新型制冷方法，與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。

上世紀(jì)90年代，蘇聯(lián)科學(xué)家約飛研究表明，以碲化鉍為基的化合物是最好的熱電半導(dǎo)體材料，從而出現(xiàn)了實(shí)用的半導(dǎo)體電子致冷元件：熱電致冷器（Thermo Electric Cooler，簡稱TEC）。

世界三大制冷方式對比

1.半導(dǎo)體制冷

• 原理：電荷載體在導(dǎo)體中從低能等級向高能等級運(yùn)動(dòng)時(shí)需要從外界吸收熱量，達(dá)到制冷效果。

• 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是體積小重量輕，精準(zhǔn)控溫，環(huán)境友好，濕度調(diào)節(jié)，無噪音；缺點(diǎn)是制冷效果差，成本較高。

• 應(yīng)用現(xiàn)狀：主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械、食品制冷。

2.壓縮式制冷

• 原理：制冷劑是一種能在低壓下低溫沸騰的液體，在沸騰時(shí)吸收熱量，制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)，壓縮機(jī)提高制冷劑的氣體壓力，造成

  液化條件，通過冷凝器時(shí)凝結(jié)液化放出熱量。

• 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是制冷效果好；缺點(diǎn)是能耗較高，環(huán)境不友好。

• 應(yīng)用現(xiàn)狀：是目前世界上運(yùn)用最廣泛的制冷方式，主要運(yùn)用于家用空調(diào)、商用空調(diào)、冷凍設(shè)備。

3.吸收式制冷

• 原理：利用制冷劑在吸收劑中的溶解度不同實(shí)現(xiàn)制冷。

• 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是能耗較低，環(huán)境友好；缺點(diǎn)是制冷效果中等，溫度不能調(diào)節(jié)，設(shè)備體積較大。

• 應(yīng)用現(xiàn)狀：目前最普遍是水—溴化鋰吸收式制冷機(jī)，主要運(yùn)用于家用空調(diào)、商用冷庫、工業(yè)制冷。

 

應(yīng)用領(lǐng)域

消費(fèi)電子領(lǐng)域——是目前最大的應(yīng)用市場之一：恒溫酒柜、電子冰箱、冷熱型飲水機(jī)、電子空調(diào)、啤酒機(jī)等

通信領(lǐng)域——采用熱電制冷器件對光模塊進(jìn)行精準(zhǔn)的主動(dòng)控溫，保持其工作在溫度穩(wěn)定的環(huán)境下，能夠有效工作、延長使用壽命

汽車領(lǐng)域——已被廣泛用于車載冰箱、車載恒溫杯架、汽車調(diào)溫座椅。隨著汽車人機(jī)交互設(shè)備、動(dòng)力電池、傳感器等設(shè)備的增加，汽車半導(dǎo)體制冷迎來了新的機(jī)遇

醫(yī)療實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域——用于冷敷設(shè)備、便攜式胰島素盒、移動(dòng)藥箱等。可以實(shí)現(xiàn)使用過程中對溫度的精確控制，且降溫速度較快

重工業(yè)領(lǐng)域——在電力、冶煉等工業(yè)生產(chǎn)中，采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)的無線傳感器能夠?qū)ο到y(tǒng)、熱泵、軸承等提供實(shí)時(shí)監(jiān)測，避免停機(jī)，

減低維護(hù)成本、提高生產(chǎn)效率

航天國防領(lǐng)域——半導(dǎo)體熱電制冷器件憑借可靠性高的特點(diǎn)可用于探測器和傳感器的溫度控制、激光系統(tǒng)冷卻、飛行服溫度調(diào)節(jié)、

設(shè)備外殼冷卻等

 

市場現(xiàn)狀

消費(fèi)電子領(lǐng)域是半導(dǎo)體熱電器件的重要實(shí)際應(yīng)用方向。2016年至2018年，半導(dǎo)體熱電器件在消費(fèi)電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的銷售市場規(guī)模分別為1.05億美元、1.18億美元、1.31億美元，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到2.31億美元。

2020年，我國半導(dǎo)體制冷片市場規(guī)模達(dá)到335.68億元，受疫情影響同比增長僅達(dá)到5%。

 

結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過此次分析我們能夠?qū)犭娭评涓鞣N類型、半導(dǎo)體制冷應(yīng)用市場的有一個(gè)基本的了解。近年來隨著各類應(yīng)用場景不斷出現(xiàn)，小型制冷設(shè)備的發(fā)展將會受到更多行業(yè)的重視。