半导体致冷法原理

　　看了前面两种散热方法，大家有没有发现什么不足之处？对了，那就是上面这两种散热方法并不能把cpu表面温度降至室温以下(水冷法可以通过在水中加冰块实现，但是太麻烦了)，对于我们这些超频的爱好者来说，更低的温度就代表着cpu可以在更高的频率上稳定工作，所以本文的主角——半导体致冷法，隆重登场了。

　　先来看一下半导体致冷法比起前两种方法的好处。1、最大的好处：可以把温度降至室温以下。2、精确温控：使用闭环温控电路，精度可达+-0.1°c。3、高可靠性：致冷组件为固体器件，无运动部件，因此失效率低。寿命大于二十万小时。4、工作时无声：与机械制冷系统不一样，工作时不产生噪音。

　　再来看一下半导体致冷法的原理以及结构：

　　半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，於1960左右才出现，然而其理论基础peltier effect可追溯到19世纪。如图是由x及y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。

　　通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，这就是著名的peltier effect。这现象最早是在1821年，由一位德国科学家thomas seeback首先发现，不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背後真正的科学原理。到了1834年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家jean peltier，才发现背後真正的原因，这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是[致冷器]的发明(注意，这种叫致冷器，还不叫半导体致冷器)。

　　下面我们来看一下半导体致冷器的结构。

　　由许多n型和p型半导体之颗粒互相排列而成，而n p之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如右图所示，看起来像三明治(下图为实物图)。

　　什么是n型和p型半导体呢？感兴趣的朋友可以继续看，不感兴趣的朋友您可以跳过这段直接看下一页“如何选购和安装半导体致冷器”。

　　n型半导体，任何物质都是由原子组成，原子是由原子核和电子组成。电子以高速度绕原子核转动，受到原子核吸引，因为受到一定的限制，所以电子只能在有限的轨道上运转，不能任意离开，而各层轨道上的电子具有不同的能量(电子势能)。离原子核最远轨道上的电子，经常可以脱离原子核吸引，而在原子之间运动，叫导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电子，故不能参加导电，叫绝缘体。半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体。半导体重要的特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体之后，不但能大大加大导电能力，而且可以根据掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。将一种杂质掺入半导体后，会放出自由电子，这种半导体称为n型半导体。

　　p型半导体，是靠“空穴”来导电。在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反，即“空穴”由正板流向负极，这是p型半导体原理。

　　载流子现象：n型半导体中的自由电子，p型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。

　　半导体制冷材料：不仅需要n型和p型半导体特性，还要根据掺入的杂质改变半导体的温差电动势率，导电率和导热率使这种特殊半导体能满足制冷的材料。目前国内常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，其中p型是bi2te3—sb2te3，n型是bi2te3—bi2se3，采用垂直区熔法提取晶体材料。