熱電制冷的理論基礎是固體的熱電效應，在無外磁場存在時，它包括五個效應：傅立葉(Fourier)效應、焦耳(Joule)效應、塞貝克(Seebeck)效應、帕爾帖(Peltire)效應和湯姆遜(Thomson)效應。
熱電制冷的機理完全不同于蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷。它是以溫差電現(xiàn)象為基礎的制冷方法。
一、熱電制冷的特點
(1)結(jié)構(gòu)簡單
整個制冷器由熱電堆和導線連接而成，沒有任何機械運動部件，因而無噪聲、無摩擦、可靠性高、壽命長，而且維修方便。
(2)體積小
特別在小體積、小負荷的用冷場合，使用熱電制冷有其獨到的好處。
(3)啟動快、控制靈活
只要接通電源，即可迅速制冷。冷卻速度和制冷溫度都可以通過調(diào)節(jié)工作電流簡單而方便池實現(xiàn)。
(4)操作具有可逆性
既可以用來制冷，又可以改變電流方向用于制熱，因而可以用來制做高于室溫到低于室溫范圍內(nèi)的和恒溫器。
(5)主要缺點是效率低，耗電多
由于缺少更好的半導體材料.限制了它的發(fā)展。另外，半導體電堆的元件價格很高。綜合效率和價格比的因素：在大容量情況下，勢電制冷的效率不及蒸氣壓縮式制冷、價格昂貴。但是蒸氣壓縮式制冷機的效率隨容量的減小而下降，而熱電制冷的效率與容量大小無關(guān)：且壓縮機也不可能做得過于小.而熱電制冷小到可以僅由一對基本電偶組成。產(chǎn)冷量在20w以下，溫差不超過;50度時、熱電制冷的效車高于壓縮式制冷。
二、熱電制冷的應用
需要微型制冷的場合，熱電制冷會發(fā)揮很好的作用。它在國防、科研、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域廣泛地用作電子器件、儀表的冷卻器，或用在低溫測儀、器械中，或制作小型恒溫器等。
1.熱電制冷在電子元件上的應用
使用條件嚴格、對溫度反應敏感的電子元器件，必須保證它們在低溫或恒定的溫度條件下工作，才能發(fā)揮其性能。例如：紅外探測器需要在低溫下才能有高靈敏度和探測率。硫化鉛、硒化鉛紅外控測器在-10℃時的響應比20℃時的響應要高出幾倍;在-78℃時，其探測率可以提高一個數(shù)量級。為此用途的熱電制冷器，一種是由4級電堆組成，在真空中輸入功率10w，達到-95℃的低溫，而制冷器本身僅有750g重，連散熱器、電風扇加在一起的體積也只有。另一種是二級電堆組成，耗電6w，冷卻硫化鉛紅外探測器，使其訊噪比提高許多倍。
許多電子元件要求在恒溫條件下工作，例如電阻、電容、電感、晶體管、石英晶體管等。用熱電制冷方法制做恒溫器，為它們提供恒溫器的溫度控制簡單、精確。用熱敏電阻作感溫件，它們的溫控精度可達±0.05℃。
在標準電器(電池、電容)標定測量中，需要超級恒溫槽。采用熱電制冷制作，其恒溫控制精度可達0.005℃。
2.熱電制冷在畜牧業(yè)和醫(yī)學上的應用
在畜牧業(yè)中熱電制冷主要用于儲存良種畜的精液。動物的精子在室溫下很快會死亡;在0℃時可存活幾天;在-78℃時則可存活幾年。因而用熱電制冷的冷藏瓶在低溫下保存和輸送動物精液十分方便。
熱電制冷在醫(yī)學上的應用更為廣泛。例如：在外科小手術(shù)中，用熱電制冷器對淺表的腔壁很薄的小膿腫施行冷凍麻醉，然后可以簡單、安全地施行切開排膿手術(shù)。又如冷凍止血、冷凍切除白內(nèi)障等。組織切片中用熱電制冷器，設備簡單、小巧、降溫快，大大縮短制片時間，并能提高制片質(zhì)量。熱電制冷器還是低溫手術(shù)的冷卻設備。用熱電制冷器做成降溫帽用于為患者頭部降溫。藥用熱電冷藏箱，容積在10~20L時，經(jīng)濟性比機械式制冷好，用于保存血槳、疫苗、血清、藥品等。生物試驗用的小型恒溫槽也是采用熱電制冷方式。
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