环境监测在线分析技术中的2.6.3半导体冷却器

半导体冷却器又称热电冷却器，其优点是外形尺寸小，使用寿命长，工作可靠，维护简便，控制灵活方便，且容易实现较低的制冷温度。其缺点是制冷效率低，成本高。

半导体冷却器结构示意参见图2.11。半导体制冷的原理是当一块N型半导体（电子型）和一块P型半导体（空穴型）用导体连接并通以电流时，正电流进入N型半导体，多数载流子即电子在接头处发生复合。复合前的动能和势能变成接头处晶格的热振动能，于是接头处温度上升。当正电流进入P型半导体时，须挣脱N型半导体晶格的束缚，即要从外界获取足够能力才能产生电子-空穴对。于是接头处发生吸热现象，电流越大，接头处温差越大。N型和P型半导体之间的导流片采用紫铜板。为使制冷端和样品、发热端和散热片之间既保持良好接触，又保持电绝缘性，两者之间的电绝缘层采用镀银陶瓷板、薄云母板、铝或铜的氧化物层。调节电流大小即可控制制冷温度。

半导体冷却器的除湿装置是将一个撞击器（又称射流热交换器）装在吸热块中，吸热块与珀尔帖元件的冷端连接，珀尔帖元件的热端由一组散热片散热或用风扇将热量驱散。在这种撞击器中，烟气从中心管中流出，中心管被一圈真空护套管所环绕。烟气到达撞击器底部之前，湿度保持在露点以上（真空护套管起绝热作用），在撞击器底部被迅速冷却。水蒸气在撞击器底部冷凝析出并被排除。气体折转向上流动，在到达出口之前被撞击器冷壁进一步冷却。半导体冷却装置除湿过程如图2.12所示。这种设计的独特之处在于，气体在到达上部的出口之前，被置于护套管之外的中心管部分再度加热。这种冷却器的制冷效率取决于撞击器的表面积和长度、气体的流速、结构材料、环境空气温度和冷却面温度。半导体冷却器通常设定制冷温度在3～5℃。

图2.11　半导体冷却器结构示意图

图2.12　半导体冷却装置除湿示意图

图2.13是南京埃森公司半导体冷凝器的外观图。

(www.xing528.com)

图2.13　南京埃森公司生产的半导体冷凝器外观图

南京埃森公司的CEMS半导冷凝器EPC BM250-2的主要特点和技术参数如下：

•冷凝器入口样气露点：≤80℃。

•冷凝器出口样气露点：≤5℃（25℃环境温度）。

•工作环境温度：2～45℃。

•双级冷凝，具有两只热交换管。

•供电电源：220 VAC/50 Hz。

•高温报警功能：≥8℃时报警。