半導體多級制冷性能組合優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本文系統(tǒng)的闡述了熱電效應(yīng)的基本規(guī)律，分析了半導體制冷的基本原理并給出了工程上常用的設(shè)計公式，并從非平衡熱力學的角度出發(fā)，研究了半導體元件內(nèi)部溫度場分布的情況，給出了半導體制冷更一般的簡化計算公式。在此基礎(chǔ)上，研究了半導體多級制冷內(nèi)部組合結(jié)構(gòu)對制冷性能的影響，并進行了優(yōu)化，最后，通過開展半導體多級制冷實驗來驗證理論分析的正確性。 在理論研究方面，主要做了以下工作： 1.建立了穩(wěn)態(tài)情況下半導體元件的一維傳熱模型，結(jié)果表明n型

2、元件和p型元件內(nèi)部溫度場的分布是相似的，在溫度梯度和輸入電流較小的情況下，其內(nèi)部溫度場都近似呈線性分布。 2.通過理論分析得到了半導體制冷更一般的實用設(shè)計公式，指出了現(xiàn)有部分文獻研究的不足指出，說明了湯姆孫效應(yīng)在半導體制冷中有著重要的作用，而等效湯姆孫熱是不能輕易忽略的。 3.在內(nèi)部組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，結(jié)合兩級半導體串聯(lián)和并聯(lián)制冷，研究了半導體制冷器的結(jié)構(gòu)對制冷性能的影響，得到了不同結(jié)構(gòu)下最佳的工作電流和級間元件個數(shù)比。