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技術原理

半導體制冷又稱電子制冷，或者溫差電制冷，利用特種半導體材料構成的PN結，形成熱電偶對，產(chǎn)生珀爾帖效應（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90年代，蘇聯(lián)科學家約飛研究表明，以碲化鉍為基的化合物是最好的熱電半導體材料，從而出現(xiàn)了實用的半導體電子致冷元件：熱電致冷器（Thermo Electric Cooler，簡稱TEC）。

世界三大制冷方式對比

1.半導體制冷

• 原理：電荷載體在導體中從低能等級向高能等級運動時需要從外界吸收熱量，達到制冷效果。

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

• 應用現(xiàn)狀：主要應用于電子產(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，在沸騰時吸收熱量，制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)，壓縮機提高制冷劑的氣體壓力，造成

  液化條件，通過冷凝器時凝結液化放出熱量。

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

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

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現(xiàn)制冷。

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

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

 

應用領域

消費電子領域——是目前最大的應用市場之一：恒溫酒柜、電子冰箱、冷熱型飲水機、電子空調(diào)、啤酒機等

通信領域——采用熱電制冷器件對光模塊進行精準的主動控溫，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。隨著汽車人機交互設備、動力電池、傳感器等設備的增加，汽車半導體制冷迎來了新的機遇

醫(yī)療實驗領域——用于冷敷設備、便攜式胰島素盒、移動藥箱等?？梢詫崿F(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)領域——在電力、冶煉等工業(yè)生產(chǎn)中，采用半導體制冷技術的無線傳感器能夠?qū)ο到y(tǒng)、熱泵、軸承等提供實時監(jiān)測，避免停機，

減低維護成本、提高生產(chǎn)效率

航天國防領域——半導體熱電制冷器件憑借可靠性高的特點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)、

設備外殼冷卻等

 

市場現(xiàn)狀

消費電子領域是半導體熱電器件的重要實際應用方向。2016年至2018年，半導體熱電器件在消費電子產(chǎn)品應用領域的銷售市場規(guī)模分別為1.05億美元、1.18億美元、1.31億美元，預計2024年將達到2.31億美元。

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

 

結語

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