5G 통신기지국의 발열, 레이저 항온 제어, 휴대용 냉장고 등 장면에서 압축기가 필요 없고, 기계 진동이 없으며, 크기가 동전 크기에 불과한 냉동 장치가 전통적인 온도 제어 모드인 반도체 냉동 장치를 조용히 바꾸고 있다.그 핵심원리는 열전효과중의 Peltier 효과에 기초하여 전기에네르기를 통해 직접 열량의 방향전환을 구동하여 고효률, 정확, 정음의 랭열조절통제를 실현한다.

　　1. Peltier 효과: 전하 이동 중의 냉열 마법

직류가 P형과 N형 반도체로 구성된 열전대를 통과하면 전하 하중류자 (공혈과 전자) 가 결점에서 이동한다.P-N 매듭의"냉단"에서 빈 구멍은 P형 재료에서 N형 재료로 들어가고, 전자는 역방향으로 흐르며, 캐리어 에너지가 낮아져 주변 열을 흡수한다;그리고"열단"에서는 성류자 에너지가 상승하여 환경에 열을 방출한다.이 과정은 냉각제나 기계 부품 없이 전기에너지와 열에너지의 직접 전환만으로 냉각된다.

실험 데이터에 따르면 단일 반도체 냉각 필름의 냉각 계수 (COP) 는 0.5-0.7에 달하며 온도 차 ≤ 30 ℃ 에서 와트당 입력 전력은 2-5 와트의 열을 전환 할 수 있습니다.만약 다단계 직렬 또는 급렬 구조를 채택한다면, 온도 차는 100 ℃ 를 돌파하여 심저온 수요를 만족시킬 수 있다.

　　2. 구조 간소화: 칩에서 시스템에 이르는 모듈화 설계

반도체 냉방 장치의 핵심은 P-N형 반도체 수십 쌍이 전도성 세라믹 조각을 통해 직렬로 연결된 열전 모듈이다.세라믹 조각은 전극으로 회로를 연결할 뿐만 아니라 산화 알루미늄과 같은 고열전도 세라믹을 통해 냉열단 열을 내보낸다.모듈 양쪽에는 일반적으로 알루미늄 방열 지느러미와 미니 팬이 장착되어 있어 열단의 방열 효율을 강화한다.

어떤 휴대용 항온상자를 예로 들면, 24V 직류로 전력을 공급하는 반도체 냉각판을 사용하는데, 냉각단은 상자 내부 벽에 밀착되고, 열단은 방열 지느러미를 연결한다.PID 온도 제어 알고리즘을 통해 전류 크기를 조절하면 10분 안에 5L 공간을 25℃에서 5도로 낮출 수 있으며 온도 변동은 ±0.5도이다.압축기 냉방에 비해 부피는 60% 줄이고 소음은 30㏈ 이하로 낮춘다.

　　3. 응용 경계 확장: 정밀 기기에서 민생 분야로

정밀 제조 분야에서 반도체 냉방은 레이저, 적외선 탐지기에 밀리초급 응답의 항온 환경을 제공하여 설비의 안정성을 확보한다;의료업계에서 휴대용 콜드체인 박스는 무액상 냉동제 특성을 이용하여 백신과 생물 샘플을 안전하게 운송한다;소비자 전자 분야에서 핸드폰 방열 백클립, 컴퓨터 CPU 온도 제어 모듈은 반도체 냉각을 통해 빠르게 열을 도출하여 과열 주파수 감소를 방지한다.

재료과학의 진보에 따라 신형의 열전기재료 (예를 들면 텔루륨화 비스무트기합금, 방코발트광화합물) 는 랭동효률을 30% 제고시켰고 유연성열전박막의 연구개발은 웨어러블설비, 지능직물온도통제를 더욱 가능하게 했다.반도체 냉각 장치는"음소거, 정확성, 마이크로"의 장점으로 온도 제어 기술의 경계를 재정의하고 있습니다.