隨著人們的生活品質(zhì)不斷提高，家用飲水機也由傳統(tǒng)的只有加熱模式，發(fā)展到現(xiàn)在的具有制冷模式。炎炎夏日，能喝上一杯冰爽的純凈水，也是一件非常愜意的事情。

制冷飲水機

那么問題來了，飲水機個頭沒有冰箱那么大，又是如何制冷的呢？它與半導(dǎo)體又有什么關(guān)聯(lián)？有沒有使用類似冰箱的壓縮機進行制冷呢？帶著這幾個疑問，下面就來具體詳細(xì)的分析。

半導(dǎo)體制冷歷史

早在1821年，德國的一個科學(xué)家ThomasSeeback就首先發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體制冷，只不過他沒有認(rèn)識到背后的科學(xué)理論，他做了錯誤的推論。

時間來到1841年，法國的一位表匠發(fā)現(xiàn)了這背后的原因所在。只不過那時候還不叫半導(dǎo)體制冷器，因為直到1960才有半導(dǎo)體制冷器這一說法。而讓半導(dǎo)體制冷器大量應(yīng)用于實際，還要得益于蘇聯(lián)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所約飛院士。

半導(dǎo)體制冷

他對塞貝克效應(yīng)（SEEBECKEFFECT）、珀爾帖效應(yīng)（PELTIEREFFECT）、湯姆遜效應(yīng)（THOMSONEFFECT）進行了大量的研究，從而得出了一個比較科學(xué)的理論。后續(xù)科學(xué)家在他研究理論成果上進行研究發(fā)展，才讓半導(dǎo)體制冷器得到廣泛應(yīng)用。

半導(dǎo)體制冷片原理（飲水機如何制冷）

目前市面上幾乎所有的帶有制冷功能的飲水機，用的都是半導(dǎo)體制冷器。根據(jù)筆者多次拆機發(fā)現(xiàn)，所用型號一般為TECI-12706、TECI-12710，TECI-12710（120W）的制冷功率是TECI-12706（50-60W）的兩倍。

常用的半導(dǎo)體制冷片

半導(dǎo)體制冷器有一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成的熱電偶，當(dāng)有電流通過時，兩端之間會有熱量的轉(zhuǎn)移，環(huán)境中的熱量從一端傳到另外一端。這就讓半導(dǎo)體制冷片形成了冷熱端，一端熱，一端冷，通常來說它的冷熱溫差可以達到40～65度之間。但是呢，半導(dǎo)體之間也有電阻，通過電流過程中，也會發(fā)出熱量。

工作原理過程

這些由電阻產(chǎn)生的熱量會干擾原有的能量轉(zhuǎn)移，它會通過周圍空氣以及制冷片本身進行逆向傳導(dǎo)熱量。雖然會進行逆向傳導(dǎo)熱量，但最后還是會達到一個平衡狀態(tài)。也就是正向熱量傳遞和逆向熱量傳遞相互抵消掉，冷端熱端的溫度都將保持不變。雖然這樣來說，冷端還是冷的，但是它無法滿足我們要求的制冷。

比較大的鋁散熱器

這個時候在制冷片的熱端加裝一個鋁散熱片和散熱風(fēng)扇或者使用效果更加的水冷頭，就會打破這個原有的平衡。也就是冷端一直吸收熱量，并把熱量傳遞到熱端，熱端的熱量通過鋁散熱片以及風(fēng)扇作用，把冷端傳遞的熱量導(dǎo)出去。這個過程持續(xù)進行一段時間，就可以達到制冷的效果。

制冷飲水機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

制冷飲水機內(nèi)部有兩個儲水箱，一個負(fù)責(zé)加熱，一個負(fù)責(zé)制冷。而制冷那個外面包裹了泡沫，制冷片熱端抹上散熱硅脂后與鋁散熱片貼合，冷端直接貼合到制冷的那個儲水箱表面。

制冷水箱，外部是泡沫

當(dāng)儲水箱進入純凈水，溫度傳感器檢測到溫度不符合設(shè)定溫度，會發(fā)出制冷的信號，制冷片和散熱風(fēng)扇同時啟動。當(dāng)溫度降低到一定的程度，達到了預(yù)先設(shè)定溫度，溫度傳感器檢測到了實際溫度，就會發(fā)出停止工作信號。

為什么制冷片不被用于電腦CPU散熱

想要分析這個原因，就要來說說它的優(yōu)點和缺點，總體對于電腦來說，它的弊大于利。

半導(dǎo)體制冷優(yōu)點

1、不需要任何制冷劑，它不同于冰箱的壓縮機還需要像R134a或R600a一類的制冷劑。

2、工作過程沒有噪音，無污染（這里指的是制冷片沒有噪音，加上風(fēng)扇話，還是有一定的噪音）

通電過程

3、可以反向利用，也就是溫差發(fā)電。通常用于也可用于發(fā)電，用于中低溫區(qū)發(fā)電。

4、制冷時間比較快，熱慣性非常小。根據(jù)使用經(jīng)驗，1分鐘左右就能夠達到最大溫差。

5、溫差范圍比較大，正溫90℃到負(fù)溫130℃都可以實現(xiàn)。

通過以上的分析，可以看出來半導(dǎo)體制冷片確實具有很多的有點，但是它是不適合被作為電腦散熱器，主要由以下幾個方面原因。

不被用原因

1、體積大

半導(dǎo)體制冷雖然比較快，但是它需要很大的鋁散熱片加之一個大的DC12V風(fēng)扇才可以滿足散熱制冷要求。而對于像TECI-12710這個型號的制冷片，它的功率達到了120W，單純靠風(fēng)扇進行散熱，是壓不住它的散熱需求。這就會導(dǎo)致制冷非常差，也容易導(dǎo)致制冷片因為過熱而燒毀。

散熱片體積特別大

而再去加裝其它的散熱措施，占據(jù)了機箱很大的空間，機箱空間本身就比較緊湊，并且它的成本也高了，倒不如直接采用水冷來進行散熱。

2、電源問題

現(xiàn)在一個臺式機電源功率為600W左右，也有更高的。這些電源有時候帶電腦滿負(fù)荷工作就有些吃力，而如果再加個半導(dǎo)體制冷片，它的功率又增加了很多。一方面需要購買更大型號的電源，另一方面體積也就又大了，增加了投入也占據(jù)了空間。

3、成本大

像市面上一塊比較好的TECI-12710制冷片，再加上好的散熱器，再加風(fēng)扇，再加電源，它的成本已經(jīng)超過了200元，甚至?xí)?。選用的優(yōu)勢并不是很明顯，并且還不如水冷的效果好。

半導(dǎo)體制冷片應(yīng)用在其它方面

車載小冰箱

現(xiàn)在車上都很流行用一種車載小冰箱，出門在外就可以喝到冰爽的飲料。這個小冰箱內(nèi)部用的就是半導(dǎo)體制冷片和一個比較大的散熱器以及風(fēng)扇。只不過由于它的密封性和保溫性做的比較好，因此制冷效果還是可以。

家用冰淇淋機

網(wǎng)上有一種非常流行的家用冰淇淋機，它的內(nèi)部用的也是半導(dǎo)體制冷片。這一點筆者曾經(jīng)進行了實際拆解，一塊制冷片，一塊非常大的散熱片，外加一個大風(fēng)扇，它的電源功率高達120W。

它把制冷片緊貼在了冰淇淋機的容器外殼上，可以很快的把冷氣導(dǎo)入到容器內(nèi)，熱端的熱量由風(fēng)扇及時的帶走。

手機散熱器

網(wǎng)上一些手機散熱器，需要提供電源供電的散熱器。內(nèi)部用的一般就是制冷片加散熱片再加風(fēng)扇構(gòu)成，只不過它使用的制冷片功率較小，普通的充電器輸出就可以帶動它。

手機散熱器

其它主要用于石油產(chǎn)品低溫測試儀、生化產(chǎn)品低溫測試儀、冷力、冷合、白內(nèi)障摘除片、血液分析儀、導(dǎo)航系統(tǒng)、電子低溫測試裝置等。

結(jié)語

半導(dǎo)體應(yīng)用在我們的方方面面，不僅僅是包括制冷片，日常使用手機的芯片、各種電子元器件都是需要用到。而正是因為人們對半導(dǎo)體制冷的研究，才讓人們的生活品質(zhì)變得更加好，有了更多小巧的制冷機器。

而筆者認(rèn)為半導(dǎo)體制冷還是需要有很長一段路要走，那就是它必須要突破目前存在的問題，例如需要散熱器體積問題、價格問題、制冷效率問題、降低材料的熱導(dǎo)率、維度和超晶格材料與有機熱電材料等方面都要有所突破。

但是不得不說半導(dǎo)體制冷是一個潮流，因為目前我們生活都在追求綠色環(huán)保無污染，而相對于傳統(tǒng)的壓縮機制冷，半導(dǎo)體制冷就有無污染。雖然目前來說它不是很出色，但隨著未來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及各種工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱電材料、冷熱端傳導(dǎo)方式都會得到突破，半導(dǎo)體制冷也將迎來新的生機。