[其他]一种半导体冷热杯

说明书

本发明属于小型制冷装置。

半导体致冷是电子技术和半导体技术的边缘科学，是半导体技术的一个门类，同时也是人工致冷技术的一个分支。国内从事半导体致冷材料、元器件及各种应用整机的生产企业越来越多；半导体致冷材料的熔炼合金、区熔拉晶，定向切割，半导体致冷器件的焊接等技术日趋成熟。半导体致冷目前在军工、空间技术、医疗、生化及日常生活等各个领域得到广泛的应用。现在市场可买到的就有冷箱、冷槽等等。这些应用整机都是由容器、致冷电堆、散热器、直流电源等组成。本发明是一种既可致冷又可加热的半导体冷热杯。

附图是一种半导体冷热杯的示意图，图中〔1〕杯盖、〔2〕杯体、〔3〕杯柄、〔4〕致冷电堆、〔5〕绝热环、〔6〕散热器。

本发明的要点在于半导体冷热杯具有杯盖、杯体、杯柄、致冷电堆、绝热环、散热器、换向开关、直流电源。其杯柄和绝热环可由胶木、塑料等绝热材料做成。散热器可采用铝质翅片型。在杯盖和杯体外面可另加绝热套。

实用化的电子冷冻技术使用的就是半导体热电偶，当一块N型半导体结成电偶并在这个电路中接上一个直流电源，电偶上流过电流时，就发生能量转移，即在接点处发生放热和吸收（致冷）现象。这个现象之所以发生是由于N型和P型半导体构成电偶对时，外电场使N型半导体中的电子和P型半导体的空穴一起运动，如果外电场迫使电子、空穴都向接点处运动时，则在接点处发生复合，电子、空穴复合前的动能和势能就变成了接头处晶格上的振动能量，于是，接头处就有大量的能量释放出来，即放热；反之如果外电场迫使电子、空穴都离开接头，形成电子空穴时，其能量来自晶格的热能，即吸热（致冷）。伴随大量电子流动的同时，热量从一端“泵”到另一端。

致冷电堆一端与杯体底部接触，另一端与散热器接触，在电路上接上直流电源时，放热一端的热量通过散热器对流散热到大气中，也可用水冷却。吸热一端的冷量通过杯体底部热传导使杯中的被冷却物致冷。杯体与散热器之间隔有绝热材料做成的绝热环以防止热量“短路”。为使热量和冷量不易散失到大气中，在杯盖和杯体外面可另加绝热套。通过换向开关或其它方式改变电流方向，即可加热。直流电源可用交流整流直流电源，蓄电池和干电池。

本发明的优点是：

（1）无机械旋转部分，因而无噪音、无磨损、寿命长、可靠性高、维修方便。

（2）无需制冷剂，有电即可工作，使用方便，无“三废”产生。

（3）可进行逆操作（电流反向）实现加热，而且效率很高。

（4）半导体致冷器热惯性小、致冷时间短、加热时间更短。