半导体陶瓷分析仪原理

陶瓷目前在分析仪器的应用主要有四极杆上的陶瓷固定环，陶瓷金属连接电极。陶瓷固定环对陶瓷的表面精度和公差范围要求很高，目前国内厂商的加工能力很难满足要求。陶瓷金属连接电极主要是通过金属和陶瓷的钎焊实现，对气密性和连接强度要求高。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/06/201306261050_447775_2751433_3.jpg

半导体致冷--珀尔帖效应(全解析)整理：nemoium1. 珀尔帖效应 图(1)是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路，通上电源之后，A点的热量被移到B点，导致A点温度降低，B点温度升高，这就是著名的Peltier effect.http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061047_292770_1786353_3.gif图1 对帕尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。 1837年，俄国物理学家愣次（Lenz，1804～1865）发现，电流的方向决定了吸收还是产生热量，发热（制冷）量的多少与电流的大小成正比，比例系数称为“帕尔帖系数”。　　Q=л·I=a·Tc·I，其中л=a·Tc　　式中：Q——放热或吸热功率　　π——比例系数，称为珀尔帖系数　　I——工作电流　　a——温差电动势率　　Tc——冷接点温度2.半导体致冷器件结构和原理 致冷器的名称相当多，如 Peltier cooler、thermoelectric、thermoelectric cooler (简称 T.E 或 T.E.C)、thermoelectric module，另外又称为热帮浦 (heat pump)。 致冷器是由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其它金属导体，最后由两片陶瓷片像夹心饼干一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如下图2和3所示，看起来像三明治。 一个实际的TEC器件如图2http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061052_292775_1786353_3.gif图2其内部结构如下图3http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061047_292769_1786353_3.gif图3内部实物图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105070924_292991_1786353_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105070924_292992_1786353_3.jpg 其工作原理是由直流电源提供电子流所需的能量，通上电源后，电子负极(-)出发，首先经过P型半导体，于此吸热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模块，就有热量由一边被送到令外一边造成温差而形成冷热端。冷热端分别由两片陶瓷片所构成，冷端要接热源。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061047_292771_1786353_3.gif 图4http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061056_292776_1786353_3.jpg图5http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105070925_292994_1786353_3.gif 图6一个演示flash，点击start开始。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201105061134225660_01_0_3.swf3.应用http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061057_292778_1786353_3.jpg、图7http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105070926_292996_1786353_3.jpg4. 应用TEC器件温度控制一个温度控制原理图如图8：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061047_292768_1786353_3.gif图8TEC的功能实现取决于供电电流的方向，通过改变电流方向实现制热或者制冷。TEC的控制也比较简单，已经有专门的驱动IC，比如MAX1968原理图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061103_292779_1786353_3.gif 图9半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：1、 不需要任何制冷剂，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片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。2、 半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。3、 半导体制冷片是电流换能型片件，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、 半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。6、 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。