[发明专利]一种半导体制冷制热芯片结构

说明书

本发明公开了一种半导体制冷制热芯片结构，其包括制冷面和制热面，所述制冷面和制热面分别安装有N型半导体和P型半导体，所述N型半导体和P型半导体串联连接并形成上下排列分布；所述N型半导体和P型半导体之间设有绝热板和上下固定隔热板进行绝缘绝热固定。本半导体制冷制热芯片结构，可以有效阻断了制冷面和制热面两面的热量传导而造成热量和冷量的损失，从而大大提高制冷效率和制热效率。有益于此，该芯片结构能够适用于广大制冷芯片的应用领域，进一步可以代替现有的制造成本高、高耗能、不环保的传统空调、传统冰箱等，从而大大提高相关行业相关设备的运行效率。

技术领域

本发明涉及半导体芯片技术领域，尤其涉及一种半导体制冷制热芯片结构。

背景技术

半导体制冷也称热电制冷，是从上世纪50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生帕尔帖效应。半导体芯片制冷制热技术已发展了相近100多年，但其能效比特别低，所以一直没在生活应用上普及，特别是在芯片制冷上的能效比远远低于传统中的空调能效比，在应用上只局限于不考虑能效比的小型电器上。由于传统半导体制冷制热芯片的局限性，大大限制了半导体制冷制热芯片应用的发展，由于制冷效率和制热效率远低于传统的带有压缩机、带有冷媒的空调。

目前，国内外的制冷制热芯片，冷面和热面是贴在一起的一个整体芯片，由于其冷面与热面因为是通过半导体晶片紧密连接在一起的，在结构上形成致命的局限性 ，加上半导体本身也是良好的热导体，造成冷面与热面的热量中和传导，直接损失冷量与热量的后果，最终导致制热或者制冷的效率大大降低，综合上述情况，直接导致制冷芯片的应用无法普及。

因此，如何研发出一种能够提高能量转化率的半导体制冷制热芯片一直是相关技术领域人员研究的方向之一。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是提供一种能够提高能量转化率的半导体制冷制热芯片结构。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案内容具体如下：

一种半导体制冷制热芯片结构，其包括制冷面和制热面，所述制冷面和制热面分别安装有N型半导体和P型半导体，所述N型半导体和P型半导体串联连接并形成上下排列分布；所述N型半导体和P型半导体之间通过绝热板进行固定。

为实现半导体制冷制热芯片的提高能量转化率，发明人提供如本技术方案的芯片结构，在此芯片结构中，一方面在N型半导体和P型半导体之间加设了绝热板进行绝缘隔热固定，绝热板阻断了制冷面和制热面两面的热量传导而造成热量和冷量的损失，从而大大提高制冷效率和制热效率。有益于此，该芯片结构能够适用于广大制冷芯片的应用领域，可以代替现有的制造成本高、高耗能、不环保的传统空调、传统冰箱等，从而大大提高相关行业相关设备的运行效率。

需要说明的是，相较于现有技术而言，N型半导体和P型半导体串联连接并形成的上下排列分布的连接及位置关系，也是发明人在本技术方案中的发明点之一。这是因为：

P型半导体和N型半体内的电子能级有差别，P型半导体内的电子能级小于N型半导体内的电子能级，因此当电子由P型半导体跃迁入N型半导体时需要吸收一定的能量才能跃迁入N型半导体，就是吸热，形成冷面。而电子由P型半体进入金属导体时电子的能级不发生变化，还是与P型半导体内的能级一样，所以能级的变化发生在金属导体和N型半导体接触位置，而金属导体只起到一个导电的作用，因此吸热的位置发生在金属导体和N型半导体接触的位置，这是发明人经过多次实验得到的验证，也是一种发现。而当电子在P型半导体内运动时是会发热的，这时把P型半导体放在下面，而上面用金属导体连接，是为了防止P型半导体内由于热电效应产生的热量传导到上面的制冷面，避免了冷面、热面的冷量或者热量的中和损失，这也是本申请的发明目的之一。