CN201134443Y

CN201134443Y - 大功率半导体制冷器

Info

Publication number: CN201134443Y
Application number: CNU2007200776889U
Authority: CN
Inventors: 陈杰; 陈勇辉; 聂宏飞; 束剑平; 余斌; 罗晋
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2017-12-28

Abstract

本实用新型涉及一种大功率半导体制冷器，包括一个冷端，两个热端，若干半导体制冷片；热端布置于冷端的两面，形成夹层结构，在冷端两面与热端之间均匀布置串联的半导体制冷片，并在制冷片与冷热端连接处涂抹高效导热胶作为连接剂。采用这种多个半导体制冷片共用一个冷端，两面设置热端的整体布局，并使用水冷散热，很大程度上缩小了半导体制冷器的体积，提高了半导体制冷器的效率以及制冷量，从而解决制造单片大功率半导体制冷片高成本、低可靠率、低成品率等问题。

Description

大功率半导体制冷器

技术领域

本实用新型涉及特殊温控制冷领域，尤其关于一种大功率半导体制冷器。

背景技术

半导体制冷又称热电制冷，是一种利用温差电现象为基础的制冷方式，其工作原理的理论基础基于固体的热电效应。具有其他制冷方式所无法拥有的控制简单可靠、单位面积制冷量大(热流密度高)，安装体积小等特点，一般使用在微型制冷和特殊温控领域。

半导体制冷器的制冷元件是半导体制冷片，半导体制冷片的工作原理和加工工艺规定了其自身的特性，如下：

(1)在冷热端相同温差条件下，半导体制冷片的制冷量与流经它的电流成正比关系；

(2)在相同热端温度条件下，半导体制冷片的工作电流与工作电压成正比；

(3)在冷热端相同温差条件下，半导体制冷片工作能效比(COP)与工作电流成非线性关系。

单位面积制冷量大(热流密度高)是半导体制冷方式与生俱来的一个优势，使其被应用于许多特殊场合(如CPU芯片散热、高档激光光源散热等)，但热流密度高同样给它带来了一系列使用障碍，在小面积提供大冷量的同时，设计人员必须考虑散热端如何有效散热。

为了提高半导体制冷器的功率，有时在散热端填充热传导剂或采用风冷方式冷却，然而由于加工设备和工艺方面的限制，具有成本过高，效率低下，体积过大的缺陷。

发明内容

为解决以上问题，本实用新型提供了一种大功率半导体制冷器，其包括一个冷端，两个热端，若干半导体制冷片；热端布置于冷端的两面，形成夹层结构，在冷端两面与热端之间均匀布置若干串联的半导体制冷片。

冷端包括两块冷端散热板、一块冷端散热腔，散热板布置于散热腔两面同样形成夹层结构。热端包括一块热端散热板和一块热端散热腔。冷端散热板朝内一侧设有散热翅片，冷端散热腔以及热端散热腔的内部皆为蛇形管形式排布水冷散热流道。半导体制冷片与热端散热板以及冷端散热板的连接面涂抹高效导热胶作为连接剂。

本实用新型所述的大功率半导体制冷器的结构采用共用一个冷端，两侧分别设置热端的整体布局，使用水冷散热，很大程度上缩小了半导体制冷器的体积，提高了半导体制冷器的效率以及制冷量，从而解决制造单片大功率半导体制冷片高成本、低可靠率、低成品率等问题；突破了半导体制冷片在制冷功率上的发展瓶颈。

附图说明

图1为本实用新型所述大功率半导体制冷器结构图；

图2为冷端的结构图；

图3为冷端中冷端散热板的结构图；

图4为热腔的结构图；

图5为散热腔的结构图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，详细介绍本实用新型的一个具体实施例：

如图1所示，本实用新型所述的大功率半导体制冷器，采用两块热端1布置于一块冷端2两侧，形成夹层结构。在冷端的两面与热端之间均匀布置了48块供电直流400v的半导体制冷片7，半导体制冷片7以串联形式连接。如图2，冷端由两块冷端散3热板夹一层冷端散热腔4形式构成，冷端散热板朝内一侧如图3所示具有散热翅片结构增强自然分流散热的效果。热端由一块热端散热板5和一块热端散热腔6组成，冷端散热腔与热端散热腔均采用蛇形管形式内部排布水冷散热流道如图5所示。

本实用新型利用多片半导体制冷片电路连接，采取共用一个冷端，热端两侧分布的布局，同时采用水冷方式冷却半导体制冷器的冷热端散热腔，较常见的风冷方式，很大程度上缩小制冷器的体积，同时提高了半导体制冷器的制冷量与制冷效率。在半导体制冷片连接冷热端的表面涂抹高性能导热胶改善半导体制冷片工作工况，大幅减低半导体制冷片与散热腔体间的接触热阻，减小了热端与冷却介质间的传热温差，同时降低半导体制冷片冷热两端温差，改善工作工况。由此在提供相同制冷量时，半导体制冷片的供电电流下降，供电电压也相应降低。

实用条件下，较相同数量同规格半导体制冷片串联单冷端热端结构的半导体制冷器，供电电压降低60％，供电电流降为原有的50％，制冷量则基本持平。不但提高了半导体制冷制冷器的能效比，而且提高了半导体制冷器的使用安全系数。

以上介绍的仅仅是基于本实用新型的一个较佳实施例，并不能以此来限定本实用新型的范围。任何对本实用新型的机制作本技术领域内熟知的部件的替换、组合、分立，以及对本实用新型实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本实用新型的揭露以及保护范围。

Claims

1、一种大功率半导体制冷器，其特征在于包括：一个冷端，两个热端，若干半导体制冷片；热端布置于冷端的两面，形成夹层结构，在冷端两面与热端之间均匀布置若干半导体制冷片，并以串联形式连接。

2、如权利要求1所述的大功率半导体制冷器，其特征在于所述冷端包括两块冷端散热板、一块冷端散热腔，散热板布置于散热腔两面形成夹层结构。

3、如权利要求2所述的大功率半导体制冷器，其特征在于所述冷端散热腔内部为蛇形管形式排布水冷散热流道。

4、如权利要求2所述的大功率半导体制冷器，其特征在于所述冷端散热板朝内一侧设有散热翅片，半导体制冷片安装在另一侧。

5、如权利要求1所述的大功率半导体制冷器，其特征在于所述热端包括一块热端散热板、一块热端散热腔。

6、如权利要求5所述的大功率半导体制冷器，其特征在于所述热端散热腔内部为蛇形管形式排布水冷散热流道。

7、如权利要求1所述的大功率半导体制冷器，其特征在于所述半导体制冷片与热端散热板、冷端散热板的连接面涂抹导热胶作为连接剂。