半导体制冷原理及实验演示模型电路的设计与制作(附件)【字数：8788】
摘 要半导体的重要性不需要过多的介绍大家也都知道了。它是近现代在物理学领域最杰出的发现之一。在许多的专家学者眼中仅仅只有少数几个发明比半导体对于人类的影响更大的远大，这其中就包括我国的四大发明之一的印刷术，引领工业革命的电力以及医学界最重要的发明抗生素盘尼西林。 人们在二十世纪初通过对很多金属材料的研究发现了金属材料拥有非常好的导电和导热特性是非常好的导体材料。但是对于半导体材料一直没有太深入的研究。那是的所有人对于一个物体的导电性只有导电和不导电两个选项，根本不会去想到还有介于这两者之间的材料。
目 录
第一章 绪论 1
1.1半导体的概念 1
1.2半导体的发展历史 1
1.3半导体的特点 2
1.4半导体的分类 2
1.5半导体制冷的研究现状和前景 3
1.6研究的目的和意义 4
第二章 半导体制冷 5
2.1半导体器件 5
2.2半导体制冷原理 6
2.3半导体的三个效应 6
2.4半导体制冷的优点和特点 6
2.5数字温度控制器的简介 7
第三章 半导体制冷电路的设计与制作 8
3.1电路的设计思路 8
3.2电路的制作 8
3.2.1电路图的绘制 8
3.2.2元器件的购买 9
3.2.3元器件的组装 9
3.2.4数据测量 11
3.2.5功能测试 12
结束语 13
致 谢 14
参考文献 15
附录X 16
第一章 绪论
1.1半导体的概念
半导体是一种很神奇的东西。
半导体是导电性能比导体差比绝缘体好的一种材料。
生活中被人们所熟知的半导体材料有硅、锗、砷化镓、氧化铜等。在众多的半导体材料中，硅是人们使用的频率以及领域最多也是最广的，与之相对应的也就是他在商业领域的价值也是最高的。由硅制作而成的半导体材料现在在人们的生活中随处可见，遍布了人们的生活。
1.2半导体的发展历史
当今社 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
会，没有任何人能说跟半导体没有关系。半导体虽然听起来是个冷冰冰的东西，但是它不仅仅是科学园区里那帮工程师的事，日常生活中有很多的电子产品中都有半导体元件，毫不夸张的说如果没有半导体，也就没有了这些既轻便又好用的高科技产物，人们的日常生活也不会如此的便捷。
半导体的重要性不需要过多的介绍大家也都知道了。这是近现代物理学理论最伟大的发明之一。在许多的专家学者眼中仅仅只有少数几个发明比半导体对于人类的影响更大的远大，这其中就包括我国的四大发明之一的印刷术，引领工业革命的电力以及医学界最重要的发明抗生素盘尼西林。
人们在二十世纪初通过对很多金属材料的研究发现了金属材料拥有非常好的导电和导热特性是非常好的导体材料。但是对于半导体材料一直没有太深入的研究。那是的所有人对于一个物体的导电性只有导电和不导电两个选项，根本不会去想到还有介于这两者之间的材料。
而下面我们将要说到的半导体正是这样的一种材料。
说到半导体的起源，很多杂志著作以及论文都会提到法拉第。
说到法拉第大家对他的第一印象应该是他在电磁方面的成就，他所发明的发电机，他所发现的电磁感应现象。然而在那个人们都对于半导体没有任何概念的年代，他意外的发现了一种半导体硫化银，这是人类第一次发现半导体材料。并且在当时他对其做了许多的实验，发现他的电阻随温度变化的规律和当时所知的导体的电阻变化规律不一样。但是这并没有引起他足够的重视，仅仅是感觉有些奇怪。这是人类历史上第一次发现半导体。
现在我们知道了半导体的导电方式和普通的导体不一样，他是靠内部的载流子的运动产生的电流，随着温度的升高，载流子的运动速率变大，电流随之增大，与之相对应的电阻也就会变小。
在法拉第有了这个奇怪的发现后的不久，一位法国的科学家发现了另外一个奇特的现象。他发现当半导体收到光照时，在他的内部会产生一个电动势，也就是电压。这就是太阳能电池的理论光生伏特现象最早的一次被发现。
伴随着科学技术的不断发展与增进，人类开始了解并研究半导体。在光生伏特效应被发现的40年后一位严谨的德国科学家在研究其导电性时发现，当给半导体添加的电流方向不同时会有不同的效果。加正向电流时，半导体材料就会起到导体的作用，可以导通；当加的是反向电流时，就不会导电。这个现象就是人们在之后所熟知的整流效应。
同年，英国科学家发现了光照会使半导体的电导发生变化，这就是半导体的光电导效应。
虽然早在1880年前后半导体的四大性质就被全部发现了。但是由于当时的信息传递很不发达，消息有严重的滞后性，所以这四位伟大的科学家并没有聚在一起讨论过关于半导体的这些性质。也许是因为当时科学技术的不成熟，直到1910年这些性质才被第一次应用到了实际中。而这四个性质的总结归纳37年后才完成。
半导体器件的第一次发明创造是无线电波侦测器，这个器件运用了半导体的整流效应来侦测电波。虽然这个发现在现在看来很不起眼，但在当时引起了很大的反向，他标志着半导体器件的发展有了一个良好的开算
德国科学家肖特基对于整流理论方面的研究对于半导体科学的发展有着杰出的贡献。他提出了一个全新的概念——能障。他不仅提出了这个概念比之更重要奉献在于准确计算和测量出了这个能障的外形与宽度。
至于现在被大家普遍承认的整流理论，则是在1942年，由贝特所发展出来，他提出的就是热电子发射理论。电子中能量高的那部分，能够穿过能障到达另一边，其理论也与做的实验研究结果相符合。
德国人布洛赫在对于半导体科学的贡献也十分巨大。他对于能带理论的研究可以和肖特基的贡献相媲美。他提出了能带的概念，他给一个电子波函数添加了概率密度函数曲线，使其更加清晰明了。
半导体制冷片是由半导体为核心的一种制冷系统，这个器材直到二十世纪中期才被发明，然而其理论基础帕帖尔效应则是在19世纪就被发现了。这个实验现象最早是在1821年，由一位德国科学家汤姆逊首先发现，不过那时他却做出了极其错误的推论。并没有领悟到在这现象背后真正的科学原理。直到1834年，以为发过科学家，同时也是钻研这现象的物理学家简帕帖尔，才发现其中真正的缘由。可是之前都是在理论上的研究以及实验室装置的应用。直到制冷器的出现。这个制冷器是由许多N型和P型半导体一个间隔一个的排列组合在一起，其中以普通的导体相连接，形成一个完整的整体，看着就像一个完整的大的半导体。这些导体通常都是导电性能很好的金属导体，他们能使电流在半导体之间的传输速度很快。再像三明治一样一层一层的拼接起来，最后再用陶瓷片固定，这就形成了最早也是最简单的半导体制冷装置。
目 录
第一章 绪论 1
1.1半导体的概念 1
1.2半导体的发展历史 1
1.3半导体的特点 2
1.4半导体的分类 2
1.5半导体制冷的研究现状和前景 3
1.6研究的目的和意义 4
第二章 半导体制冷 5
2.1半导体器件 5
2.2半导体制冷原理 6
2.3半导体的三个效应 6
2.4半导体制冷的优点和特点 6
2.5数字温度控制器的简介 7
第三章 半导体制冷电路的设计与制作 8
3.1电路的设计思路 8
3.2电路的制作 8
3.2.1电路图的绘制 8
3.2.2元器件的购买 9
3.2.3元器件的组装 9
3.2.4数据测量 11
3.2.5功能测试 12
结束语 13
致 谢 14
参考文献 15
附录X 16
第一章 绪论
1.1半导体的概念
半导体是一种很神奇的东西。
半导体是导电性能比导体差比绝缘体好的一种材料。
生活中被人们所熟知的半导体材料有硅、锗、砷化镓、氧化铜等。在众多的半导体材料中，硅是人们使用的频率以及领域最多也是最广的，与之相对应的也就是他在商业领域的价值也是最高的。由硅制作而成的半导体材料现在在人们的生活中随处可见，遍布了人们的生活。
1.2半导体的发展历史
当今社 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
会，没有任何人能说跟半导体没有关系。半导体虽然听起来是个冷冰冰的东西，但是它不仅仅是科学园区里那帮工程师的事，日常生活中有很多的电子产品中都有半导体元件，毫不夸张的说如果没有半导体，也就没有了这些既轻便又好用的高科技产物，人们的日常生活也不会如此的便捷。
半导体的重要性不需要过多的介绍大家也都知道了。这是近现代物理学理论最伟大的发明之一。在许多的专家学者眼中仅仅只有少数几个发明比半导体对于人类的影响更大的远大，这其中就包括我国的四大发明之一的印刷术，引领工业革命的电力以及医学界最重要的发明抗生素盘尼西林。
人们在二十世纪初通过对很多金属材料的研究发现了金属材料拥有非常好的导电和导热特性是非常好的导体材料。但是对于半导体材料一直没有太深入的研究。那是的所有人对于一个物体的导电性只有导电和不导电两个选项，根本不会去想到还有介于这两者之间的材料。
而下面我们将要说到的半导体正是这样的一种材料。
说到半导体的起源，很多杂志著作以及论文都会提到法拉第。
说到法拉第大家对他的第一印象应该是他在电磁方面的成就，他所发明的发电机，他所发现的电磁感应现象。然而在那个人们都对于半导体没有任何概念的年代，他意外的发现了一种半导体硫化银，这是人类第一次发现半导体材料。并且在当时他对其做了许多的实验，发现他的电阻随温度变化的规律和当时所知的导体的电阻变化规律不一样。但是这并没有引起他足够的重视，仅仅是感觉有些奇怪。这是人类历史上第一次发现半导体。
现在我们知道了半导体的导电方式和普通的导体不一样，他是靠内部的载流子的运动产生的电流，随着温度的升高，载流子的运动速率变大，电流随之增大，与之相对应的电阻也就会变小。
在法拉第有了这个奇怪的发现后的不久，一位法国的科学家发现了另外一个奇特的现象。他发现当半导体收到光照时，在他的内部会产生一个电动势，也就是电压。这就是太阳能电池的理论光生伏特现象最早的一次被发现。
伴随着科学技术的不断发展与增进，人类开始了解并研究半导体。在光生伏特效应被发现的40年后一位严谨的德国科学家在研究其导电性时发现，当给半导体添加的电流方向不同时会有不同的效果。加正向电流时，半导体材料就会起到导体的作用，可以导通；当加的是反向电流时，就不会导电。这个现象就是人们在之后所熟知的整流效应。
同年，英国科学家发现了光照会使半导体的电导发生变化，这就是半导体的光电导效应。
虽然早在1880年前后半导体的四大性质就被全部发现了。但是由于当时的信息传递很不发达，消息有严重的滞后性，所以这四位伟大的科学家并没有聚在一起讨论过关于半导体的这些性质。也许是因为当时科学技术的不成熟，直到1910年这些性质才被第一次应用到了实际中。而这四个性质的总结归纳37年后才完成。
半导体器件的第一次发明创造是无线电波侦测器，这个器件运用了半导体的整流效应来侦测电波。虽然这个发现在现在看来很不起眼，但在当时引起了很大的反向，他标志着半导体器件的发展有了一个良好的开算
德国科学家肖特基对于整流理论方面的研究对于半导体科学的发展有着杰出的贡献。他提出了一个全新的概念——能障。他不仅提出了这个概念比之更重要奉献在于准确计算和测量出了这个能障的外形与宽度。
至于现在被大家普遍承认的整流理论，则是在1942年，由贝特所发展出来，他提出的就是热电子发射理论。电子中能量高的那部分，能够穿过能障到达另一边，其理论也与做的实验研究结果相符合。
德国人布洛赫在对于半导体科学的贡献也十分巨大。他对于能带理论的研究可以和肖特基的贡献相媲美。他提出了能带的概念，他给一个电子波函数添加了概率密度函数曲线，使其更加清晰明了。
半导体制冷片是由半导体为核心的一种制冷系统，这个器材直到二十世纪中期才被发明，然而其理论基础帕帖尔效应则是在19世纪就被发现了。这个实验现象最早是在1821年，由一位德国科学家汤姆逊首先发现，不过那时他却做出了极其错误的推论。并没有领悟到在这现象背后真正的科学原理。直到1834年，以为发过科学家，同时也是钻研这现象的物理学家简帕帖尔，才发现其中真正的缘由。可是之前都是在理论上的研究以及实验室装置的应用。直到制冷器的出现。这个制冷器是由许多N型和P型半导体一个间隔一个的排列组合在一起，其中以普通的导体相连接，形成一个完整的整体，看着就像一个完整的大的半导体。这些导体通常都是导电性能很好的金属导体，他们能使电流在半导体之间的传输速度很快。再像三明治一样一层一层的拼接起来，最后再用陶瓷片固定，这就形成了最早也是最简单的半导体制冷装置。
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