半导体制冷机理及演示模型的设计制作【字数：12813】
指导教师 樊路嘉 摘 要随着科学技术的迅速发展，半导体制冷作为新兴的固体制冷器件有着体积小、质量轻以及无污染等优点，相对于传统制冷有更好的发展应用空间。半导体制冷的工作原理是，当直流电通过半导体制冷片时将电能转换成热能，于是在P-N结两端形成放热端和吸热端，在散热器对放热端进行散热时，在吸热端完成制冷。本文对半导体制冷机理及发展进行研究，通过多次实验来分析影响半导体制冷速度的因素，并记录制冷时温度下降和时间的关系，以及极限低温的时间和温度值。经过长时间反复测试该系统，发现该系统具有可行性，能够实现数据的可靠测量，满足实际应用要求。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2国内外研究现状 2
第二章 系统方案的总体设计 3
2.1半导体制冷技术的原理及特点 3
2.2半导体制冷技术的发展前景及趋势 4
2.3半导体制冷技术的优缺点 5
第三章 半导体制冷的各模块 5
3.1开关电源模块 6
3.1.1开关电源的基本结构 6
3.1.2开关电源的主要功能作用 6
3.2 温度检测系统 7
3.2.1温度检测系统的基本结构 7
3.2.1温度检测系统的功能作用 7
3.3 半导体制冷装置 8
3.3.1半导体制冷装置的基本结构 8
3.3.2半导体制冷装置的工作原理 9
3.3.3半导体制冷装置的散热系统 9
3.3.4半导体制冷装置的功能实现 10
3.4 半导体制冷系统的组合 10
第四章 半导体制冷装置的演示 11
4.1实验步骤介绍 11
4.2实验过程详述 12
4.2.1实验的基本操作 12
4.2.2实验的测量结果 13
4.2.3实验的注意事项 14
4.2.3实验的结果分析 14
第五章 关于本课题意义及扩展 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
5.1本课题的意义 16
5.2本课题的扩展内容 17
5.3本课题的最终总结 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 22
第一章 绪论
1.1引言
1.1.1研究背景
在当今生活中，我们目前所使用的广泛的制冷技术是蒸气压缩式制冷，在我们日常生活中所使用的空调制冷就是通过这个原理。所谓的蒸气压缩式制冷，简单的讲就是利用了蒸发吸热的物理原理，这里使用的是一些沸点比较低的液体，被我们所熟知的氟利昂就是最常见的制冷剂，在这些制冷剂沸腾气化的时候会吸收周围热量，通过这一简单的物理反应完成制冷。当然在这个系统里面，蒸发后的制冷剂的气体会进行多次的循环压缩，这里的压缩过程也就是我们空调外机的散热过程，以此来维持正常的工作。虽然这种制冷技术在我们日常生活中有着非常广泛的使用，但是他带来的一些问题也是我们需要面对的。氟利昂大家应该都非常熟悉，它会对大气中臭氧层进行破坏，同时它的另一个危害就是我们常说的温室效应。所以，氟利昂给我们的生活环境造成了非常大的伤害，目前我国已经开始限制氟利昂的使用了。
另一方面，在国民经济快速发展，科学技术稳定提升的情况下，人们也是更加了解保护环境的重要性。在此基础上，我们还签订了《京都议定书》和《联合国气候变化框架公约》，这反映了我们的环保意识，更是体现这是国际发展的趋势。在这种背景下，在科技逐步发展的前提下，半导体制冷应运而生。它不同于传统的蒸汽压缩式制冷，完全不需要制冷剂，没有氟利昂的帮助就可以完成制冷，全程无污染，成功的做了既保护了环境又完成了制冷。作为新型的制冷方式他的出现立刻引起了广泛的关注，并受到人们的热烈追捧。半导体制冷，作为一个固体制冷器件，在一些特殊情况下，有很多优点，比如：体积小，质量轻，没有污染，没有噪音等。基于这些优势它在许多尖端领域得到重视和应用。
1.1.2国内外研究现状
半导体制作为新型的制冷方式在军事方面、航空航天方面以及一些特殊领域都有非常大的市场和前景。在我国，半导体制冷技术应经在医疗、通讯、国防 、科研、工业生产的许多方面有着非常多的应用。就连我们平时的生活也有它的身影出现，大家司空见惯的空调，还有常用的冰箱以及饮水机等。在我们品势的实验室里，在我们做实验的过程中也有关于半导体制冷的应用，例如我们平时做实验需要用到的冷箱冷槽。还有在我们测量实验数据时需要用到的测量装置，一些对温度有要求的恒温的实验仪片还有一些高低温仪片。除此之外，在医疗方面半导体制冷也有很多应用，比如我们查血液是要用的血液分析仪，还有针对白内障患者的白内障摘除片等。还有我们最重要军事方面怎么能少的了它呢？在军事方面，我们耳熟能详的红外线探测系统就是利用半导体制冷，说道探测当然不会少了导航系统了，针对这两方面，主要应用在我们军方的探测设备，比如潜艇、雷达、以及导弹。在一些非常专业的装置方面，比如：生化产品低温测试仪、专用电脑、细菌培养箱和石油产品低温检测仪中也有很多的应用。
半导体制冷的诸多优势点让它有非常大的发展空间，与此同时，目前我国关于半导体制冷的研究也是越来越好。大概在二十世纪六十年代我国开始正式进入关于半导体制冷的研究，在中科院研究所，南京大学，清华大学、天津能源研究所、上海交通大学等研究单位都开始进行了半导体制冷的研究，在他们坚持不懈的努力研究下，我国在半导体制冷方面取得了非常好的成就。在我国经济快速发展的今天，科学技术也提升飞快，在此基础下，在很多地方利用半导体制冷技术的产品也相应的走到了人们的视野中。比如我们常提到的半导体制冷冰箱，相应的还有半导体制冷空调和我们常用的饮水机。在医疗方面广泛应用的低温医疗器具也是利用半导体制冷技术。此外，在红外线探测和导航系统方面，我们关于半导体制冷技术的应用就更多了，一些红外线探测器，还有导航仪，包括一些晶体管和半导体机关器都是在半导体制冷技术支持下完成的。最后还有我们生活中最常用的电脑的CPU和一些比较精密的电阻和芯片制冷方面有关产品的开发都是应用了半导体制冷技术。哈尔滨工程大学对热电制冷装置在船用空调系统中的应用进行了探讨，湖南大学对半导体空调在潜艇、舰艇、军用通讯车辆上的应用提出了构想，上海交通大学、海南师范大学开展了太阳能半导体空调的研究。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2国内外研究现状 2
第二章 系统方案的总体设计 3
2.1半导体制冷技术的原理及特点 3
2.2半导体制冷技术的发展前景及趋势 4
2.3半导体制冷技术的优缺点 5
第三章 半导体制冷的各模块 5
3.1开关电源模块 6
3.1.1开关电源的基本结构 6
3.1.2开关电源的主要功能作用 6
3.2 温度检测系统 7
3.2.1温度检测系统的基本结构 7
3.2.1温度检测系统的功能作用 7
3.3 半导体制冷装置 8
3.3.1半导体制冷装置的基本结构 8
3.3.2半导体制冷装置的工作原理 9
3.3.3半导体制冷装置的散热系统 9
3.3.4半导体制冷装置的功能实现 10
3.4 半导体制冷系统的组合 10
第四章 半导体制冷装置的演示 11
4.1实验步骤介绍 11
4.2实验过程详述 12
4.2.1实验的基本操作 12
4.2.2实验的测量结果 13
4.2.3实验的注意事项 14
4.2.3实验的结果分析 14
第五章 关于本课题意义及扩展 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
5.1本课题的意义 16
5.2本课题的扩展内容 17
5.3本课题的最终总结 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 22
第一章 绪论
1.1引言
1.1.1研究背景
在当今生活中，我们目前所使用的广泛的制冷技术是蒸气压缩式制冷，在我们日常生活中所使用的空调制冷就是通过这个原理。所谓的蒸气压缩式制冷，简单的讲就是利用了蒸发吸热的物理原理，这里使用的是一些沸点比较低的液体，被我们所熟知的氟利昂就是最常见的制冷剂，在这些制冷剂沸腾气化的时候会吸收周围热量，通过这一简单的物理反应完成制冷。当然在这个系统里面，蒸发后的制冷剂的气体会进行多次的循环压缩，这里的压缩过程也就是我们空调外机的散热过程，以此来维持正常的工作。虽然这种制冷技术在我们日常生活中有着非常广泛的使用，但是他带来的一些问题也是我们需要面对的。氟利昂大家应该都非常熟悉，它会对大气中臭氧层进行破坏，同时它的另一个危害就是我们常说的温室效应。所以，氟利昂给我们的生活环境造成了非常大的伤害，目前我国已经开始限制氟利昂的使用了。
另一方面，在国民经济快速发展，科学技术稳定提升的情况下，人们也是更加了解保护环境的重要性。在此基础上，我们还签订了《京都议定书》和《联合国气候变化框架公约》，这反映了我们的环保意识，更是体现这是国际发展的趋势。在这种背景下，在科技逐步发展的前提下，半导体制冷应运而生。它不同于传统的蒸汽压缩式制冷，完全不需要制冷剂，没有氟利昂的帮助就可以完成制冷，全程无污染，成功的做了既保护了环境又完成了制冷。作为新型的制冷方式他的出现立刻引起了广泛的关注，并受到人们的热烈追捧。半导体制冷，作为一个固体制冷器件，在一些特殊情况下，有很多优点，比如：体积小，质量轻，没有污染，没有噪音等。基于这些优势它在许多尖端领域得到重视和应用。
1.1.2国内外研究现状
半导体制作为新型的制冷方式在军事方面、航空航天方面以及一些特殊领域都有非常大的市场和前景。在我国，半导体制冷技术应经在医疗、通讯、国防 、科研、工业生产的许多方面有着非常多的应用。就连我们平时的生活也有它的身影出现，大家司空见惯的空调，还有常用的冰箱以及饮水机等。在我们品势的实验室里，在我们做实验的过程中也有关于半导体制冷的应用，例如我们平时做实验需要用到的冷箱冷槽。还有在我们测量实验数据时需要用到的测量装置，一些对温度有要求的恒温的实验仪片还有一些高低温仪片。除此之外，在医疗方面半导体制冷也有很多应用，比如我们查血液是要用的血液分析仪，还有针对白内障患者的白内障摘除片等。还有我们最重要军事方面怎么能少的了它呢？在军事方面，我们耳熟能详的红外线探测系统就是利用半导体制冷，说道探测当然不会少了导航系统了，针对这两方面，主要应用在我们军方的探测设备，比如潜艇、雷达、以及导弹。在一些非常专业的装置方面，比如：生化产品低温测试仪、专用电脑、细菌培养箱和石油产品低温检测仪中也有很多的应用。
半导体制冷的诸多优势点让它有非常大的发展空间，与此同时，目前我国关于半导体制冷的研究也是越来越好。大概在二十世纪六十年代我国开始正式进入关于半导体制冷的研究，在中科院研究所，南京大学，清华大学、天津能源研究所、上海交通大学等研究单位都开始进行了半导体制冷的研究，在他们坚持不懈的努力研究下，我国在半导体制冷方面取得了非常好的成就。在我国经济快速发展的今天，科学技术也提升飞快，在此基础下，在很多地方利用半导体制冷技术的产品也相应的走到了人们的视野中。比如我们常提到的半导体制冷冰箱，相应的还有半导体制冷空调和我们常用的饮水机。在医疗方面广泛应用的低温医疗器具也是利用半导体制冷技术。此外，在红外线探测和导航系统方面，我们关于半导体制冷技术的应用就更多了，一些红外线探测器，还有导航仪，包括一些晶体管和半导体机关器都是在半导体制冷技术支持下完成的。最后还有我们生活中最常用的电脑的CPU和一些比较精密的电阻和芯片制冷方面有关产品的开发都是应用了半导体制冷技术。哈尔滨工程大学对热电制冷装置在船用空调系统中的应用进行了探讨，湖南大学对半导体空调在潜艇、舰艇、军用通讯车辆上的应用提出了构想，上海交通大学、海南师范大学开展了太阳能半导体空调的研究。
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