半导体发电.doc

温差半导体发电技术，它的工作原理是在两块不同性质的半导体两端设置一个温差，于是在半导体上就产生了直流电压。温差半导体发电有着无噪音、寿命长、性能稳定等特点。可在零下40摄氏度的寒冷环境中迅速启动，因此在实际中得到越来越广泛的应用。
   温差发电是一种新型的发电方式，利用塞贝尔效应将热能直接转换为电能。以半导体温差发电模块制造的半导体发电机,只要有温差存在即能发电。工作时无噪音、无污染，使用寿命超过十年，免维护，因而是一种应用广泛的便携电源。
   半导体温差发电机,目前主要用于油田、野外、军事等领域。如美国Teledyne Inc. 开发的军用、油田专用发电机年销售额超过十亿美元。该项目的另一市场化领域在于将发电装置用于太阳能、地热、工业废能等的利用，使热能直接转化为电能。另外，半导体发电模块体积小，重量轻，便于携带，可广泛用于小家电制造、仪器仪表、玩具及旅游业。
 随着保护环境、节约能源的呼声越来越高、利用温差发电可能是发展大方向、从小型器件到大型电站,越来越多地从实验室理论应用到实践中去。
   本公司目前最新开发的半导体温差发电组件,属国内领先水平，其内阻小、耐高温、长寿命。完全符合开发温差发电机的需要。
   若两面温差能达到摄氏60度，则发电电压可达到3.5V电流可达到3-5A
随着保护环境，节约能源的呼声越来越高，利用温差电组件发电可能是大方向，要达到半导体温差发电的目的需做到：
1、内阻小，否则功率输不出来；
2、耐高温；
3、长寿命
型号：TEC1-06305
尺寸：15x30x3.5mm
最大电流：5A
最大电压7.6V
最大产冷功率：22W
最大温差：67度
元件对数：63对
规格参数：
工作电压：12V
外形尺寸：40x40mm
穿孔内径：4.6mm
最大温差：67度
元件对数：124对
备注：特别订做
半导体致冷器（TE）也叫热电致冷器，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无致冷剂污染的场合。
　  半导体致冷器的工作运转是用直流电流，它既可致冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一致冷器上实现致冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理，以下的图就是一个单片的致冷器，它由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料（碲化铋），这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成.

    半导体致冷器的工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定，以下三点是热电致冷的温差电效应。
1、 塞贝克效应（SEEBECK EFFECT）
    一八二二年德国人塞贝克发现当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差，则在导体中产生一个温差电动势：
      ES=S.△T
　　式中：ES为温差电动势   S为温差电动势率（塞贝克系数）     △T为接点之间的温差　　
2、 珀尔帖效应（PELTIER EFFECT）
   一八三四年法国人珀尔帖发现了与塞贝克效应的效应，即当电流流经两个不同导体形成的接点时，接点处会产生放热和吸热现象，放热或吸热大小由电流的大小来决定。
        Qл=л.I              л=aTc
　　 式中：Qπ 为放热或吸热功率  I为工作电流      a为温差电动势        Tc为冷接点温度
3、 汤姆逊效应 （THOMSON EFFECT）
      当电流流经存在温度梯度的导体时，除了由导体电阻产生的焦耳热之外，导体还要放出或吸收热量，在温差为△T的导体两点之间，其放热量或吸热量为：
      Qτ=τ.I.△T
　　Qτ为放热或吸热功率        τ为汤姆逊系数        I为工作电流       △T为温度梯度
      以上的理论直到本世纪五十年代，苏联科学院半导体研究所约飞院士对半导体进行了大量研究，于一九五四年发表了研究成果，表明碲化铋化合物固溶体有良好的致冷效果，这是最早的也是最重要的热电半导体材料，至今还是温差致冷中半导体材料的一种主要成份。
    约飞的理论得到实践应用后，有众多的学者进行研究到六十年代半导体致冷材料的优值系数，才达到相当水平，得到大规模的应用，也就是我们现在的半导体致冷器件。
    中国在半导体致冷技术开始于50年代末60年代初，当时在国际上也是比较早的研究单位之一，60年代中期，半导体材料的性能达到了国际水平，60年代末至80年代初是我国半导体致冷器技术发展的一个台阶。在此期间，一方面半导体致冷材料的优值系数提高，另一方面拓宽其应用领域。中国科学院半导体研究所投入了大量的人力和物力，获得了半导体致冷器，因而才有了现在的半导体致冷器的生产及其两次产品的开发和应用。

半导体致冷器作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：

1、 不需要任何致冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体器件，工作时没有震动、噪音、寿命长、安装容易。

2、 半导体致冷器具有两种功能，既能致冷，又能加热，致冷效率一般不高，但致热效率很高，永远大于1。因此使用一个器件就可以代替分立的加热系统和致冷系统。

3、 半导体致冷器是电流换能型器件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。

4、 半导体致冷器热惯性非常小，致冷致热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，致冷器就能达到最大温差。

5、 半导体致冷器的反向使用就是温差发电，半导体致冷器一般适用于中低温区发电。

6、 半导体致冷器的单个致冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成致冷系统的话，功率就可以做的很大，因此致冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

7、 半导体致冷器的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

通过以上分析，半导体温差电器件应用范围有：致冷、加热、发电，致冷和加热应用比较普遍，有以下几个方面：

1、 军事方面：导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导行系统。
2、 医疗方面；冷力、冷合、白内障摘除器、血液分析仪等。
3、 实验室装置方面：冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪器。
4、 专用装置方面：石油、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等。
5、 日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱等。此外，还有其它方面的应用
致 冷 器 性 能 计 算：

    在应用致冷器前，要进一步的了解它的性能，实际上致冷器的冷端从周围吸收的热Qл外，还有两个：一个是焦耳热Qj；另一个是传导热Qk。电流从元件内部通过就产生焦耳热，焦耳热的一半传到冷端，另一半传到热端，传导热从热端传到冷端。

产冷量Qc=Qπ-Qj-Qk
        =（2p-2n）.Tc.I-1/2j²R-K（Th-Tc）
式中，R表示一对电偶的总电阻，K是总热导。

热端散掉的热Qh=Qπ+Qj-Qk
              =（2p-2n）.Th.I+1/2I²R-K（Th-Tc）

从上面两公式中可以看出，输入的电功率恰好就是热端散掉的热与冷端吸收的热之差，这就是“热泵”的一种：
       Qh-Qc=I²R=P

由上式得出一个电偶在热端放出的热量Qh等于输入电功率与冷端产冷量之和，相反得出冷端产冷量Qc等于热端放出的热量与输入电功率之差。

     Qh=P+Qc
     Qc=Qh-P
 最大致冷功率的计算方法
A.1 在热端温度Th为27℃±1℃, 温差为△T=0 ,  I=Imax 时.
最大致冷功率Qcmax(W)按公式（1）计算：Qcmax=0.07NI  

(1)式中：N ---器件对数,  I ---器件的最大温差电流（A）.
A.2 若热面温度为3~40℃时，最大致冷功率Qcmax（W）应按公式（2）加以修正。
Qcmax∣Th= Qcmax×[1+0.0042(Th--27)]   

(2)式中：Qcmax ---热面温度Th=27℃±1℃的最大致冷功率（W），
Qcmax∣Th --热面温度Th --3~40℃时的实测温度下的最大致冷功率（W）.

致 冷 器 ---规格参数

大功率半导体致冷器50×50型号、规格、参数

型 号
最大电流
ImaxA
最大温差
△Tmax
最大电压
Vmax(Qc=Ow)
最大产冷功率
Qcmax(T=0)
元件对数
外形尺寸
L.B.H(mm)
TEC1127010
10
67
15.4
89
127
50×50×4.2
TEC1127012
12
67
15.4
107
127
50×50×4.0
TEC1127014
14
67
15.4
125
127
50×50×3.8
TEC1127016
16
67
15.4
142
127
50×50×3.6
TEC1127018
18
67
15.4
160
127
50×50×3.4
TEC1127020
20
67
15.4
178
127
50×50×3.4
TEC1241016
16
67
29..3
270
241
50×50×3.7
TEC1241020
20
67
29..3
340
241
50×50×3.6
TEC1263016
16
67
31..8
300
263
50×50×3.7
TEC1263020
20
67
31..8
368
263
50×50×3.5

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常规半导体致冷器40×40型号、规格、参数

型 号
最大电流
ImaxA
最大温差
△Tmax
最大电压
Vmax(Qc=Ow)
最大产冷功率
Qcmax(T=0)
元件对数
外形尺寸L.B.H(mm)
TEC112703
3
67
15.4
29.3
127
40×40×4.5
TEC112704
4
67
15.4
38
127
40×40×3.2
TEC112705
5
67
15.4
41
127
40×40×3.6
TEC112706
6
67
15.4
51.4
127
40×40×3.6
TEC112707
7
67
15.4
62.2
127
40×40×3.5
TEC112708
8
67
15.4
71.1
127
40×40×3.3
TEC112709
9
67
15.4 
80 
127
40×40×3.2

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半导体致冷器30×30型号、规格、参数

型 号
最大电流
ImaxA
最大温差
△Tmax
最大电压
Vmax(Qc=Ow)
最大产冷功率
Qcmax(T=0)
元件对数
外形尺寸
L.B.H(mm)
TEC107103
3
67
8.6
14.4
71
30×30×4.5
TEC107104
4
67
8.6
21
71
30×30×4.2
TEC107105
5
67
8.6
22.8
71
30×30×3.9
TEC107106
6
67
8.6
28.7
71
30×30×3.6
TEC107108
8
67
8.6
38.5
71
30×30×3.4
TEC107109
9
67
8.6
44.7
71
30×30×3.4
TES112702
2
67 , <, /FONT>
15.4
17.5
127
30×30×4.5
TES112703
3
67
15.4
25.6
127,
30×30×3.5
TES112704
4
67
15.4
33.4
127
30×30×3.2

.................................................

其他半导体致冷器型号、规格、参数

型  号
最大电流
ImaxA
最大温差
△Tmax
最大电压 Vmax (Qc=Ow)
最大产冷功率
Qcmax (△T=0)
元件对数
外形尺寸 L.B.H（mm）
TES100702
2
67
0.85
1.0
7
8×8×4.5
TES101702
2
67
2.0
2.4
17
12×12×4.5
TES103102
2
67
3.75
4.3
31
15×15×4.5
TES106302
2
67
7.6
8.8
63
15×30×4.5
TES107102
2
67
8.6
9.8
71
23×23×4.5
TES100703
3
67
0.85
1.4
7
8×8×3.5
TES101703
3
67
2.0
3.9
17
12×12×3.5
TES103103
3
67
3.75
6.3
31
15×15×3.5
TES106303
3
67
7.6
13.2
63
15×30×3.5
TES107103
3
67
8.6
14.4
71
23×23×3.5
TES100704
4
67
0.85
1.8
7
8×8×3.2
TES101704
4
67
2.0
4.5
17
12×12×3.2
TES103104
4
67
3.75
8.2
31
15×15×3.2
TES106304
4
67
7.6
17.7
63
15×30×3.2
TES107104
4
67
8.6
18.7
71
23×23×3.2

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微型致冷器型号、规格、参数

型  号
最大电流
ImaxA
最大温差
△Tmax
最大电压 Vmax (Qc=Ow)
最大产冷功率
Qcmax (△T=0)
元件对数
外形尺寸 L.B.H（mm）
TEC100703
3
67
0.8
1.47
7
10×10×4.5
TES101703
3
67
2.0
3.9
17
15×15×4.5
TEC103103
3
67
3.75
7.2
31
20×20×4.5
TES104903
3
67
 5.8
10.3
49
20×20×3.5
TEC100704
4
67
0.8
1.96
7
10×10×4.2
TES101704
4
67
2.0
5.1
17
15×15×4.2
TES101704
4
67
3.75
9.3
31
20×20×4.2
TES104904
4
67
5.8
13.7
49
20×20×3.4
TEC100705
5
67
0.8
2.45
7
10×10×3.9
TES101705
5
67
2.0
5.5
17
15×15×3.9
TEC103105
5
67
3.75
10
31
20×20×3.9
TES104905
5
67
5.8
17.2
49
20×20×3.3
TES103505
5 
67
4.2
12.3
35
25×25×3.3
TEC106306
6
67
7.6
26.5
63
20×40×3.2
环形致冷器
5
67 
5.8
17.2
49
10×26×3.4

致冷器---应用选择

     半导体致冷应用产品的心脏部分是半导体致冷器，根据半导体温差电堆的特点，弱点及应用范围，选用电堆时首先应确定以下几个问题：
1、  确定电堆的工作状态。根据工作电流的方向和大小，就可以决定电堆的致冷，加热和恒温性能，尽管最常用的是致冷方式，但也不应忽视它的致热和恒温性能。
2、 确定致冷时热端实际温度。因为电堆是温差器件，要达到最佳的致冷效果，电堆须安装在一个良好的散热器上，根据散热条件的好坏，决定致冷时电堆热端的实际温度，要注意，由于温度梯度的影响，电堆热端实际温度总是要比散热器表面温度高，通常少则零点几度，多则高几度、十几度。同样，除了热端存在散热梯度以外，被冷却的空间与电堆冷端之间也存在温度梯度。
3、确定电堆的工作环境和气氛。这包括是工作在真空状况还是在普通大气，干燥氮气，静止或流动空气及周围的环境温度，由此来考虑保温（绝热）措施，并决定漏热的影响。
4、确定电堆工作对象及热负载的大小。除了受热端温          度影响以外，电堆所能达到的最低温度或最大温差是在空载和绝热两个条件下确定的，实际上工作的，电堆既不可能真正绝热，也必须有热负载，否则无意义。
5、确定致冷器的级数。电堆级数的选定必须满足实际温差的要求，即电堆标称的温差必须高于实际要求的温差，否则达不到要求，但是级数也不能太多，因电堆的价格随着级数的增加而大大提高。
6、电堆的规格。选定电堆的级数以后，就可以选定电堆的规格，特别是电堆的工作电流。因为同时能满足温差及产冷的电堆有好几种，但是由于工作条件不同，通常选用工作电流最小的电堆，因为这时配套电源费用较小，然而电堆的总功率是决定因素，同样的输入电功率减少工作电流就得增加电压（每对元件0.1v），因而元件对数就得增加。
7、确定电堆的数量。这是根据能满足温差要求的电堆产冷总功率来决定的，它必须保证在工作温度时电堆产冷量的总和大于工作对象热负载的总功率，否则无法达到要求。电堆的热惯性非常小，空载下不大于一分钟，但是由于负载的惯性（主要是由于负载的热容量造成的），因此实际要达到设定温度时的工作速度要远远大于一分钟，多时达几小时。如工作速度要求愈大，电堆的数量也就愈多，热负载的总功率是由总热容量加上漏热量（温度愈低、漏热量愈大）。
   上述七个方面是选用电堆时考虑的一般原则，根据上述原用户首先应根据需要提出要求来选择致冷器件。一般的要求：
    ①、给定使用的环境温度Th ℃
    ②、被冷却的空间或物体达到的低温度Tc ℃
    ③、已知热负载Q（热功率Qp 、漏热Qt）W
 已知Th、Tc和Q，再根据温差致冷器的特性曲线就可估算所需的电堆及电堆数量。         
    1、确定致冷器的型号规格

 2、选定型号后，查阅该型号的温差电致冷特性曲线图。
 3、由使用环境温度和散热方式确定致冷器的热端温度Th，得出相近的Tc。
 4、在相应的特性曲线图中查出冷端Qc的产冷量。
   5、由所需的产冷量Q除以每个电堆的产冷量Qc就得到所需的电堆数量N=Q/Qc
致 冷 器 ---散热方式

   半导体致冷器件的散热是一门专业技术，也是半导体致冷器件能否长期运行的基础。良好的散热才能获得最低冷端温度的先决条件。以下就是半导体致冷器的几种散热方式：

1、  自然散热。 
采用导热较好的材料，紫铜铝材料做成各种散热器，在静止的空气中自由的散发热量，使用方便，缺点是体积太大。

2、  充液散热。
 用较好的散热材料做成水箱，用通液体或通水的方法降温。缺点是用水不方便，浪废太大，优点是体积小，散热效果最好。

3、  强迫风冷散热。 
工作气氛为流动空气，散热器所用的材料和自然散热器相同，使用方便，体积比自然冷却的小，缺点是增加一个风机出现噪音。

4、  真空潜热散热。 
最常用的就是“热管”散热器，它是利用蒸发潜热快速传递热容量。
致 冷 器 ---TE电源

半导体致冷器是输入直流电源工作的，必须配备专用电源。

1、直流电源。直流电源的优点是可以直接使用，不需要转换，缺点是电压电流必须适用于半导体致冷器，有些可以通过半导体致冷器的串、并联的方式解决。
2、交流电流。这是一个最普通的电源，使用时必须整流为直流才能供致冷器使用。由于致冷器件是低电压大电流器件，应用时先降压、整流、滤波，有些为了方便使用还要加上温度测量，温度控制，电流控制等。
3、由于半导体致冷器是直流电源供应，电源的波纹系数必须小于10%，否则对致冷效果有较大的影响。
4、半导体致冷器的工作电压及电流必须符合所工作器件的需要，例如：型号为TEC112706的器件，则127为致冷器件，PN的电偶对数，致冷器的工作极限电压V=电偶对数×0.11，06为允许通过最大的电流值。
5、致冷器冷热交换时的通电必须待两端面恢复到室温时（一般需要5分钟以上方可进行），否则易造成致冷器的线路损坏和陶瓷片的破裂。
6、半导体致冷器电源的电子线路都是常见通用的，在一般的电子技术参考书中都可以查到，如下图就是简单的两个变压整流、滤波、电源图。

致 冷 器 ---安装方法

     致冷器的安装方法一般有三种：焊接、粘合、螺栓压缩固定。在生产上具体用哪一种方法安装，要根据产品的要求来定，总的来说对于这三种的安装时，首先都要用无水酒精棉将致冷器件的两端面擦洗干净，储冷板和散热板的安装表面应加工，表面平面度不大于0.03mm，并清洗干净，以下就是三种安装的操作过程。

1、焊接。 
     焊接的安装方法要求致冷器件外表面必须是金属化，储冷板和散热板也必须能够上焊料（如：铜材的储冷板或散热板）安装时先将储冷板、散热板、致冷器进行加温，（温度和焊料的熔点差不多）在各安装表面都熔上约70℃——110℃之间的低温焊料0.1mm。然后将致冷器件的热面和散热板的安装面，致冷器件的冷面和储冷板的安装面平行接触并且旋转挤压，确保工作面的接触良好后冷却。该安装方法较复杂，不易维修，一般应用在较特殊的场合。

2、粘合。
     粘合的安装方法是用一种具有导热性能较好的粘合剂，均匀的涂在致冷器件、储冷板、散热板的安装面上。粘合剂的厚度在0.03mm，将致冷器的冷热面和储冷板、散热板的安装面平行的挤压，并且轻轻的来回旋转确保各接触面的良好接触，通风放置24小时自然固化。该安装方法一般应用在想永久的把致冷器固定在散热板或储冷板的地方。

3、螺柱压缩固定。
     螺柱压缩固定的安装方法是将致冷器件、储冷板、散热板各安装面均匀的涂上很薄的一层导热硅脂，厚度大约在0.03mm。然后将致冷器件的热面和散热板的安装面、致冷器件的冷面和储冷板的安装面平行接触，并且轻轻的来回旋转致冷器，挤压过量的导热硅脂，一定要确保各工作面的接触良好，再用螺丝将散热板、致冷器、储冷板三者之间紧固，紧固时用力应均匀，切勿过量或太轻，重了易压坏致冷器件，轻了容易造成工作面不接触。该安装简单、快速，维修方便，可靠性较高，是目前产品应用中最多的一种安装方法。

    以上三种安装方法为了能够达到最佳的致冷效果，储冷板和散热板之间应用隔热材料填充，固定螺丝应用隔热垫圈，为减少冷热交替，储冷板和散热板的尺寸大小取决于冷却方法及冷却功率大小，根据应用情况决定。下图是一种压缩固定安装方法供用户参考。

半导体制冷
百科名片

半导体制冷
到了二十世纪五十年代随着半导体材料的迅猛发展，热点制冷器才逐渐从实验室走向工程实践，在国防、工业、农业、医疗和日常生活等领域获得应用，大到可以做核潜艇的空调，小到可以用来冷却红外线探测器的探头，因此通常又把热电制冷器称为半导体制冷器。
目录
半导体制冷技术简介
半导体制冷器件分类
半导体制冷的应用
1. （1）在高技术领域和军事领域
2. （2）在农业领域的应用
3. （3）在医疗领域中的应用
4. （4）在激光领域中的应用
5. （5）在实验室装置方面
6. （6）在日常生活方面的应用
半导体制冷的优点
半导体制冷器件的工作原理
半导体制冷材料的发展
几种热电性能较好的半导体制冷材料
1. 二元Bi2Te3－Sb2Te3和Bi2Te3－Bi2Se3固溶体
2. 三元Bi2Te3－Sb2Te3－Sb2Se3固溶体
3. P型Ag(1-x)Cu(x)Ti Te材料
4. N型Bi－Sb合金材料
5. YBaCuO超导材料
半导体制冷技术简介
半导体制冷器件分类
半导体制冷的应用
1. （1）在高技术领域和军事领域
2. （2）在农业领域的应用
3. （3）在医疗领域中的应用
4. （4）在激光领域中的应用
5. （5）在实验室装置方面
6. （6）在日常生活方面的应用
半导体制冷的优点
半导体制冷器件的工作原理
半导体制冷材料的发展
几种热电性能较好的半导体制冷材料
1. 二元Bi2Te3－Sb2Te3和Bi2Te3－Bi2Se3固溶体
2. 三元Bi2Te3－Sb2Te3－Sb2Se3固溶体
3. P型Ag(1-x)Cu(x)Ti Te材料
4. N型Bi－Sb合金材料
5. YBaCuO超导材料
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半导体制冷技术简介
　　材料是当今世界的三大支柱产业之一，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，尤其是近几十年来随着人类科学技术的进步，材料的发展更是日新月异，新材料层出不穷，其中半导体制冷材料就是其中的一个新兴的热门材料，其实半导体制冷技术早在十九世纪三十年代就已经出现了，但其性能一直不尽如人意，

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半导体制冷器件分类
　　半导体制冷器件大致可以分为四类
　　（1）用于冷却某一对象或者对某个特定对象进行散热，这种情况大量出现在电子工业领域中；
　　（2）用于恒温，小到对个别电子器件维持恒温 ，大到如制造恒温槽，空调器等;
　　(3)制造成套仪器设备，如环境实验箱，小型冰箱，各种热物性测试仪器等;
　　(4)民用产品，冷藏烘烤两用箱，冷暖风机等。
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半导体制冷的应用
（1）在高技术领域和军事领域
　　对红外探测器，激光器和光电倍增管等光电器件的制冷。比如，德国Micropelt公司的半导体制冷器体积非常小，只有1个平方毫米，可以和激光器一起使用TO封装。
（2）在农业领域的应用
　　温室里面过高或过低的温度，都将导致秧苗坏死，尤其部分名贵植物对环境更加敏感，迫切需要将适宜的温度检测及控制系统应用于现代农业。
（3）在医疗领域中的应用
　　半导体温控系统在医学上的应用更为广泛。如：用于蛋白质功能研究、基因扩增的高档PCR仪、电泳仪及一些智能精确温控的恒温仪培养箱等；用于开发具有特殊温度平台的扫描探针显微镜等。
（4）在激光领域中的应用
　　激光技术用美容仪器，微型零件加工等，其在工作中都产生局部热，通过半导体制冷器，采用水冷或微型制冷器冷却。
（5）在实验室装置方面
　　如实验用的显微镜摄像头[1]，冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片
（6）在日常生活方面的应用
　　空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱、电脑以及其他电器等。此外，还有其它方面的应用，这里就不一一提了
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半导体制冷的优点
　　半导体制冷器的尺寸小，可以制成体积不到1cm小的制冷器；重量轻，微型制冷器往往能够小到只有几克或几十克。无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境，制冷参数不受空间方向以及重力影响，在大的机械过载条件下，能够正常地工作;通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率；通过切换电流方向，可使制冷器从制冷状态转变为制热工作状态；作用速度快，使用寿命长，且易于控制。
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半导体制冷器件的工作原理
　　半导体制冷器件的工作原理是基于帕尔帖原理，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关，即： Qab=Iπab
　　πab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数 ，单位为[V], πab为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以πab=－πab
　　帕尔帖系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接点温度，其数值可以由赛贝克系数αab[V.K-1]和接头处的绝对温度T[K]得出πab=αabT与塞贝克效应相，帕尔帖系也具有加和性，即：
　　Qac=Qab+Qbc=(πab+πbc)I
　　因此绝对帕尔帖系数有πab=πa－ πb
　　金属材料的帕尔帖效应比较微弱，而半导体材料则要强得多，因而得到实际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。
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半导体制冷材料的发展
　　AVIoffe和AFIoffe指出，在同族元素或同种类型的化合物质间，晶格热导率Kp随着平均原子量A的增长呈下降趋势。RWKeyes通过实验推断出，KpT近似于Tm3/2ρ2/3A-7/6成比例，即近似与原子量A成正比，因此通常应选取由重元素组成的化合物作为半导体制冷材料。
　　半导体制冷材料的另一个巨大发展是1956年由AFIoffe等提出的固溶体理论，即利用同晶化合物形成类质同晶的固溶体。固溶体中掺入同晶化合物引入的等价置换原子产生的短程畸变，使得声子散射增加，从而降低了晶格导热率，而对载流子迁移率的影响却很小，因此使得优值系数增大。例如50%Bi2Te3－50%Bi2Se3固溶体与Bi2Te3相比较，其热导率降低33%，而迁移率仅稍有增加，因而优值系数将提高50%到一倍。
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几种热电性能较好的半导体制冷材料
　　Ag(1-x)Cu(x)Ti Te、Bi－Sb合金和YBaCuO超导材料等曾经成为半导体制冷学者的研究对象，并通过实验证明可以成为较好的低温制冷材料。下面将分别介绍这几种热电性能较好的半导体制冷材料。
二元Bi2Te3－Sb2Te3和Bi2Te3－Bi2Se3固溶体
　　二元固溶体，无论是P型还是N型，晶格热导率均比Bi2Te3有较大降低，但N型材料的优值系数却提高很小，这可能是因为在Bi2Te3中引入Bi2Se3时，随着
　　Bi2Se3摩尔含量的不同呈现出两种不同的导电特性，势必会使两种特性都不会很强，通过合适的掺杂虽可以增强材料的导电特性，提高材料的优值系数，但归根结底还是应该在本题物质上有所突破。
三元Bi2Te3－Sb2Te3－Sb2Se3固溶体
　　Bi2Te3 和Sb2Te3是菱形晶体结构，Sb2Se3是斜方晶体结构，在除去大Sb2Se3浓度外的较宽组份范围内，他们可以形成三元固溶体。无掺杂时，此固溶体呈现P型导电特性，通过合适的掺杂，也可以转变为N型导电特性。在二元固溶体上添加Sb2Se3有两个优点：首先是提高了固溶体材料的禁带宽度。其次是可以进一步降低晶格热导率，因此Sb2Se3不论是晶体结构还是还是平均原子量，都与Bi2Te3 和Sb2Te3相差很大。当三元固溶体中Sb2Te3+5% Sb2Se3的总摩尔含量在55%～75%范围时，晶格热导率最低，约为0.8×10-2W/cm K，这个值要略低于二元时的最低值0.9×10-2W/cm K。
　　但是，添加Sb2Se3也会降低载流子的迁移率，将会降低优值系数，因此必须控制Sb2Se3的含量。
P型Ag(1-x)Cu(x)Ti Te材料
　　AgTi Te材料由于具有很低的热导率（k=0.3 W/cm K）,因此如能通过合适的掺杂提高其载流子迁移率μ和电导率σ，将有可能得到较高的优值系数Z。RMAyral-Marin等人通过实验研究，发现将AgTi Te和CuTi Te通过理想的配比形成固溶体，利用Cu原子替换掉部分Ag原子后，可以得到一种性能较好的P型半导体制冷材料Ag(1-x)Cu(x)Ti Te，其中x在0.3左右时，材料的热电性能最好。由此可见Ag(1-x)Cu(x)Ti Te的确是一种较好的P型半导体制冷材料。
N型Bi－Sb合金材料
　　无掺杂的Bi－Sb合金是目前20K到220K温度凡内优值系数最高的半导体制冷材料，其在富Bi区域内为N型，而当Sb含量超过75%时将转变为P型。在Bi的单晶体中引入Sb，没有改变晶体结构，也没有改变载流子（包括电子和空穴）浓度，但是拉大了导带和禁带之间的宽度。Sb的含量为0～5%时禁带宽度约为0eV，即导带和禁带相连，属于半金属；Sb含量在5%～40%时，禁带宽度值基本是在0.005eV左右，当Sb的含量在12%～15%时，达到最大，约为0.014eV，属于窄带本征半导体。由上文所述，禁带宽度的增加必将提高材料的温差电动势。80K到110K温度范围内，是Bi85Sb15的优值系数最高，高温时则是Bi92Te8最高。
YBaCuO超导材料
　　根据上面的介绍可知,在50K到200K的温度范围内,性能最好的半导体制坑材料是n型Bi(100-x)Sbx合金，其中Sb的含量在8%～15%。在100K零磁场的情况下，Bi－Sb合金的最高优值系数可达到6.0×10-3K-1，而基于Bi、Te的p型固溶体材料在100K时的优值系数却低于2.0×10-3K-1并且随着温度的下降迅速减小。因此，必须寻找一种新的p型低温热电材料，以和n型Bi－Sb合金组成半导体制冷电对。利用高Tc氧化物超导体代替p型材料，作为被动式p型电臂（称为HTSC臂，即High Tc Sup