Dans des scénarios tels que la dissipation de chaleur de la station de base de communication 5G, le contrôle thermostatique du laser, le réfrigérateur portable, etc., une unité de réfrigération sans compresseur, sans vibrations mécaniques et de la taille d'une pièce de monnaie change tranquillement le mode de contrôle de la température traditionnel - unité de réfrigération à semi - conducteur.Son principe de base est basé sur l'effet Peltier dans l'effet thermoélectrique, permettant une régulation efficace, précise et silencieuse de la chaleur et du froid par transfert directionnel de chaleur directement entraîné par l'énergie électrique.

　　I. effet Peltier: magie chaude et froide dans la migration des charges

La migration des porteurs de charge (trous et électrons) se produit au niveau de la jonction lorsque le courant continu traverse un thermocouple composé d'un semi - conducteur de type P et de type n. A l '"extrémité froide" de la jonction P - N, les trous passent du matériau de type P au matériau de type N, les électrons circulent alors en sens inverse, l'énergie des porteurs diminue et la chaleur environnante est absorbée; Alors qu'à l'extrémité "chaude", l'énergie des porteurs augmente, libérant de la chaleur dans l'environnement. Ce processus ne nécessite pas de réfrigérant ou de composants mécaniques et permet uniquement la réfrigération par conversion directe de l'énergie électrique à l'énergie thermique.

Les données expérimentales ont montré que le coefficient de réfrigération (COP) de la Feuille de réfrigération à semi - conducteur à un étage peut atteindre 0,5 à 0,7, avec une différence de température ≤ 30 ℃, chaque Watt de puissance d'entrée peut transférer 2 à 5 watts de chaleur. Si vous utilisez une structure en série ou en cascade à plusieurs étages, la différence de température peut dépasser 100 ° C pour répondre aux besoins de basse température et de profondeur.

　　II. Structure simplifiée: conception modulaire de la puce au système

Au cœur du dispositif de réfrigération à semi - conducteurs se trouvent des modules thermoélectriques constitués de dizaines de paires de semi - conducteurs de type P - n en série à travers des feuilles de céramique conductrice. La Feuille de céramique sert à la fois de circuit de connexion d'électrode et de chaleur terminale froide et chaude dérivée par des céramiques à haute conductivité thermique telles que l'alumine. Les deux côtés du module installent généralement des ailettes de dissipation de chaleur en aluminium avec des ventilateurs miniatures, renforçant l'efficacité de la dissipation de chaleur à l'extrémité chaude.

Prenons l'exemple d'un certain thermostat portable, qui utilise une feuille de réfrigération semi - conductrice alimentée par 24V DC, l'extrémité froide s'adapte à la paroi intérieure du boîtier, l'extrémité chaude se connecte aux ailettes de refroidissement. La taille du courant est ajustée par l'algorithme de contrôle de la température PID, qui peut réduire l'espace de 5L de 25 ℃ à 5 ℃ en 10 minutes, avec des fluctuations de température de ± 0,5 ℃. Comparé à la réfrigération par compresseur, le volume est réduit de 60% et le bruit est réduit à moins de 30 décibels.

　　Iii. Extension des limites d'application: de l'instrument de précision au domaine de Minsheng

Dans le domaine de la fabrication de précision, la réfrigération à semi - conducteurs fournit un environnement à température constante avec une réponse de l'ordre de la milliseconde pour le laser, le détecteur infrarouge, assurant la stabilité de l'équipement; Dans l'industrie médicale, les boîtes de chaîne du froid portables utilisent leurs caractéristiques de réfrigérant sans liquide pour transporter en toute sécurité des vaccins et des échantillons biologiques; Dans le domaine de l'électronique grand public, le clip arrière de dissipation de chaleur de téléphone portable, le module de contrôle de la température du CPU de l'ordinateur exportent rapidement la chaleur par réfrigération à semi - conducteur, empêchant la chute de fréquence de surchauffe.

Avec les progrès de la science des matériaux, les nouveaux matériaux thermoélectriques (tels que les alliages à base de Tellurure de bismuth, les composés de carrobalite) augmentent l'efficacité de la réfrigération de 30%, tandis que la recherche et le développement de films thermoélectriques flexibles rendent plus possible le contrôle de la température des vêtements et des tissus intelligents. Les unités frigorifiques à semi - conducteurs redéfinissent les limites de la technologie de contrôle de la température avec l'avantage d'être « silencieuses, précises et miniatures».