一種半導(dǎo)體制冷制熱片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制冷制熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體制冷制熱片。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體制冷片通上直流電以后，其冷端從周圍吸收熱量，可用于制冷;其熱端釋放熱量至周圍環(huán)境中，可用于制熱。半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)無機械轉(zhuǎn)動，所以無噪音、無磨損、運行可靠、維護方便;通過改變電流方向達到冷卻和加熱的不同目的。與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式、蒸汽噴射式和吸收式制冷技術(shù)相比，半導(dǎo)體制冷具有以下特點:不使用制冷劑、不污染環(huán)境、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、容易操作;冷卻速度快，而且便于通過工作電流大小實現(xiàn)可控調(diào)節(jié);可只冷卻某一專門元件或指定空間；可在失重或超重等極端環(huán)境下運行。但是和常規(guī)制冷相比，半導(dǎo)體制冷還存在制冷系數(shù)低、制冷溫差小等不足，這在很大程度上影響了其商業(yè)化推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對半導(dǎo)體制冷制熱片制冷系數(shù)低、制冷溫差小的問題提出一種半導(dǎo)體制冷制熱片，包括用于吸熱的冷端、用于散熱的熱端、設(shè)置在所述冷端和熱端之間的N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體、連接所述N型半導(dǎo)體和所述P型半導(dǎo)體的金屬導(dǎo)體、電源;所述金屬導(dǎo)體設(shè)置用于電連接所述電源的正負電極;其特征在于:所述N型半導(dǎo)體設(shè)置石墨烯層，或者所述P型半導(dǎo)體設(shè)置石墨烯層，或者所述N型半導(dǎo)體和所述P型半導(dǎo)體均設(shè)置石墨烯層。半導(dǎo)體內(nèi)的石墨烯具有極高的導(dǎo)熱率極高的電子迀移率和導(dǎo)電率，能夠促使所述P型半導(dǎo)體和所述N型半導(dǎo)體以更小的能耗更快地形成穩(wěn)定的P極或者N極；同時，石墨烯極高的導(dǎo)熱性能可以提高所述半導(dǎo)體制冷制熱片內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移速度和能力。使得所述半導(dǎo)體制冷制熱片的所述冷端持續(xù)產(chǎn)生冷量，所述半導(dǎo)體制冷制熱片的熱端持續(xù)產(chǎn)生熱量，提高所述半導(dǎo)體制冷制熱片熱冷端的溫度差。即使所述熱端并未設(shè)置散熱裝置所述半導(dǎo)體制冷制熱片也能保護其不會燒毀，保證其正常工作。
[0004]作為優(yōu)選，P型半導(dǎo)體設(shè)置石墨烯層;所述N型半導(dǎo)體具有石墨烯純度高于所述P型半導(dǎo)體的石墨烯層的石墨烯純度的石墨烯層。提高所述半導(dǎo)體制冷制熱片的熱冷端溫度差至150°C，在通電3S后所述冷端的溫度可達至-50°C，所述熱端的溫度可達100°C，在同樣的熱端溫度下能獲得更低的冷端溫度，大大提高了制冷制熱的能力。
[0005]作為優(yōu)選，所述熱端設(shè)置散熱層。所述半導(dǎo)體制冷制熱片的制冷能力會受隨著所述熱端的散熱性能的影響，所述散熱層提高了所述熱端的散熱性能，提升所述半導(dǎo)體制冷制熱片的制冷能力。
[0006]作為優(yōu)選，所述散熱層為石墨烯散熱層。石墨烯的導(dǎo)熱率為金屬的幾十倍，在所述半導(dǎo)體制冷制熱片的熱端產(chǎn)生的熱量通過添加有石墨烯材料的石墨烯散熱層快速的散失，促使所述半導(dǎo)體制冷制熱片制冷能力的提升。
[0007]作為優(yōu)選，所述冷端設(shè)置導(dǎo)熱層。所述導(dǎo)熱層有助于提高所述冷端的熱傳遞效率。
[0008]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)熱層為石墨烯材質(zhì)。石墨烯的導(dǎo)熱率為金屬的幾十倍，在所述冷端設(shè)置添加有石墨烯材料的導(dǎo)熱層可大大提升所述冷端的熱傳遞效率。
[0009]本發(fā)明針對半導(dǎo)體制冷制熱片制冷系數(shù)低、制冷溫差小的問題還提出一種半導(dǎo)體制冷制熱片，包括用于吸熱的冷端、用于散熱的熱端、設(shè)置在所述冷端和熱端之間的N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體、連接所述N型半導(dǎo)體和所述P型半導(dǎo)體的金屬導(dǎo)體、電源;所述金屬導(dǎo)體設(shè)置用于電連接所述電源的正負電極;其特征在于:所述N型半導(dǎo)體添加石墨烯顆粒，或者所述P型半導(dǎo)體添加石墨烯顆粒，或者所述N型半導(dǎo)體和所述P型半導(dǎo)體均添加石墨烯顆粒。添加有石墨烯顆粒的半導(dǎo)體內(nèi)的石墨烯具有極高的導(dǎo)熱率極高的電子迀移率和導(dǎo)電率，能夠促使所述P型半導(dǎo)體和所述N型半導(dǎo)體以更小的能耗更快地形成穩(wěn)定的P極或者N極；同時，石墨烯極高的導(dǎo)熱性能可以提高所述半導(dǎo)體制冷制熱片內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移速度和能力。使得所述半導(dǎo)體制冷制熱片的所述冷端持續(xù)產(chǎn)生冷量，所述半導(dǎo)體制冷制熱片的熱端持續(xù)產(chǎn)生熱量，提高所述半導(dǎo)體制冷制熱片熱冷端的溫度差。即使所述熱端并未設(shè)置散熱裝置所述半導(dǎo)體制冷制熱片也能保護其不會燒毀，保證其正常工作。
[0010]作為優(yōu)選，所述N型半導(dǎo)體添加石墨烯顆粒，所述P型半導(dǎo)體添加石墨烯顆粒，并且所述N型半導(dǎo)體的石墨烯顆粒的石墨烯純度高于所述P型半導(dǎo)體的石墨顆粒的石墨烯純度。提高所述半導(dǎo)體制冷制熱片的熱冷端溫度差至150°C，在通電3S后所述冷端的溫度可達至-50°C，所述熱端的溫度可達100°C，在同樣的熱端溫度下能獲得更低的冷端溫度，大大提高了制冷制熱的能力。
[0011]作為優(yōu)選，所述熱端設(shè)置散熱層。所述半導(dǎo)體制冷制熱片的制冷能力會受隨著所述熱端的散熱性能的影響，所述散熱層提高了所述熱端的散熱性能，提升所述半導(dǎo)體制冷制熱片的制冷能力。所述散熱層為石墨烯散熱層。石墨烯的導(dǎo)熱率為金屬的幾十倍，在所述半導(dǎo)體制冷制熱片的熱端產(chǎn)生的熱量通過添加有石墨烯材料的石墨烯散熱層快速的散失，促使所述半導(dǎo)體制冷制熱片制冷能力的提升。
[0012]作為優(yōu)選，所述冷端設(shè)置導(dǎo)熱層。所述導(dǎo)熱層有助于提高所述冷端的熱傳遞效率。所述導(dǎo)熱層為石墨烯材質(zhì)。石墨烯的導(dǎo)熱率為金屬的幾十倍，在所述冷端設(shè)置添加有石墨烯材料的導(dǎo)熱層可大大提升所述冷端的熱傳遞效率。
[0013]本發(fā)明具有如下有益效果:
[00?4] 1.提尚了半導(dǎo)體制冷制熱片的熱冷端溫度差，從而提尚了其制冷制熱[Leixian3]。
[0015]2.克服了半導(dǎo)體制冷制熱片依賴于散熱裝置進行工作了缺點，簡化了半導(dǎo)體制冷制熱片的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。
[0016]3.通過提高半導(dǎo)體制冷制熱片的制冷制熱能力，拓展了半導(dǎo)體制冷制熱片的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0017]4.通過提高半導(dǎo)體制冷制熱片的制冷制熱能力，提高了半導(dǎo)體制冷制熱片的制冷制熱空間。
[0018]5.可以在制冷的同時進彳丁制熱，提尚能量利用率。
[0019]6.采用電制冷的方式制冷，不需要使用氟利昂作為制冷劑，綠色環(huán)保，更加安全。
[0020]7.采用電制冷的方式制冷，避免了使用壓縮機式的制冷系統(tǒng)，降低了制冷噪音。
[0021]8.采用電制冷的方式制冷，制冷系統(tǒng)中無機械運動，運行更穩(wěn)定。
[0022]9.制冷制熱能力可通過電流調(diào)節(jié)單元調(diào)整。
【附圖說明】
[0023]圖1實施例一半導(dǎo)體制冷制熱片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2實施例二半導(dǎo)體制冷制熱片結(jié)構(gòu)示意圖；