半導體制冷器的原理與使用

退休工程師 2011-10-16

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一,、原理概述

　　大家知道CPU工作時溫度越低越好。很多文章都談到CPU散熱是否良好是超頻能否成功的一個關(guān)鍵因素,。一般通過用大風扇,、涂導熱硅脂等來改善CPU的散熱條件，但這些方法都不可能使CPU的溫度低于室溫,。

　　這里談到的半導體制冷器是根據(jù)熱電效應(yīng)技術(shù)的特點,，采用特殊半導體材料熱電堆來制冷，能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為熱能,，效率較高,。一般CPU的發(fā)熱功率小于30W，而制冷器的功率則大于50W,，如果散熱良好,，它完全可能使CPU工作在接近0℃甚至0℃以下。

　　半導體制冷器的用途很多 ,，可用于制作便攜冷藏/保溫箱,、冷熱飲水機等。也用于電子器件的散熱,。目前制冷器所采用的半導體材料最主要為碲化鉍,，加入不純物經(jīng)過特殊處理而成 N 型或 P 型半導體溫差元件,。以市面常見的TEC1-12605為例，其額定電壓為：12v,，額定電流為5A,，最大溫差可達60攝氏度，外型尺寸為4 X 4 X 0.４Cm,，重約25克。它的工作特點是一面制冷而一面發(fā)熱,。

　　接通直流電源后,，電子由負極(-)出發(fā)，首先經(jīng)過 P 型半導體,，在此吸收熱量,，到了 N 型半導體，又將熱量放出,，每經(jīng)過一個NP 模組,，就有熱量由一邊被送到另外一邊，造成溫差,，從而形成冷熱端,。

　　下圖是一個致冷器的典型結(jié)構(gòu)，由許多 N 型和 P 型半極體之顆?；ハ嗯帕卸?，而 N P 之間以一般的導體相連接而成一完整線路，通常是銅,、鋁或其他金屬導體,，最后用兩片陶瓷片像漢堡包一樣夾起來。

二,、安裝使用

　　制冷片的安裝及使用很簡單,。在安裝前，最好準備一點導熱硅脂,，然后,，找一節(jié)干電池，接在制冷器兩根引線上,，就可感到一端明顯發(fā)涼而另一端發(fā)熱,，記住引線的極性并確定好制冷器的冷、熱端,。

　　正式安裝時,，在制冷器兩端均勻涂上導熱硅脂，在CPU與散熱器之間插入制冷片,，請注意先試好的冷熱面方向,，冷面貼著CPU,，熱面與強力的(功率越高越好)散熱片接觸。然后想法固定好三者,。要注意風扇的卡子不能太短,，否則會很難固定。

　　固定好后,，就可以給制冷片和風扇接上電源了(一定要注意極性),，如果你機箱電源功率小于230W，我勸你別接到機箱電源上,，否則有可能因電源功率不足,，造成電腦無法正常工作。推薦使用外接的溝繚炊云淶ザ攔┑紓環(huán)矯嬋梢醞ü鶻詰繆谷〉煤鮮實奈虜?，避蔑傖露煌橗三x幣脖苊飭碩災骰繚吹撓跋?。建议将衷u淦?5V左右的電壓，在此電壓下制冷片的制冷量和冷熱面溫差都比較合適,。

微機電源接線圖

三,、注意事項

１、注意熱端的散熱,。

　　半導體制冷的熱面溫度不應(yīng)超過60℃,，否則就有損壞的可能。若在額定的工作電壓（12V）下,，一般的散熱風扇根本無法為制冷片提供足夠的散熱能力,，容易造成制冷片過熱損壞。同時千萬不要在無散熱器的情況下為致冷器長時間通電,，否則會造成致冷器內(nèi)部過熱而燒毀,。

２、結(jié)露問題,。

　　當半導體制冷片陶瓷表面的溫度降至一定程度時,，就很可能會產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，是否會“結(jié)露”與溫度和濕度有關(guān)(即氣象學中所謂“露點”的概念）,。在電腦機箱中結(jié)露的情況是絕對不允許發(fā)生的,。比較保險的方法是讓半導體制冷器的冷面工作在20℃左右為宜；可以通過調(diào)整制冷片電壓或散熱片風扇轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié),。

３,、電腦電源功率問題。

　　制冷片的功耗可能高達60W,，這樣大的負載無疑有可能會讓質(zhì)量不好的計算機電源發(fā)生問題,。尤其值得注意的是，計算機電源中提供的5V和12V電源的電流是不相同的，一般5V電源可提供20A以上的電流,，而12V電源僅提供6A左右的電流,。所以采用5V電壓比較保險，也可以用外接穩(wěn)壓電源,。

４,、注意機箱的散熱。

　　很顯然,，制冷片在降低CPU溫度的同時,，其熱端的發(fā)熱也相當大，可能導致機箱內(nèi)溫度升高,，影響其他部件的工作,。所以要注意機箱的散熱，不妨在機箱內(nèi)適當位置再加一個散熱風扇,。

　　５,、別對制冷片的效果抱太大幻想,。

　　必須說明，制冷片只是在一定程度上可以增強超頻后CPU的穩(wěn)定性,，而并不能改變 CPU 原有的超頻極限,。由于制冷器比散熱風扇昂貴許多，且在使用上有一定危險性和副作用,，除非你愿意體驗一種特別的感覺,，在是否使用半導體制冷片的問題上一定要三思。