半導體控溫工作原理：從熱電效應到精準溫控系統

一、核心原理：帕爾帖效應（Peltier Effect）

• 微觀機制：

• n 型半導體（如摻雜磷的硅）：自由電子為載流子，電流方向與電子流動方向相反；

• p 型半導體（如摻雜硼的硅）：空穴為載流子，電流方向與空穴流動方向一致。

• 當電流從 p 型流向 n 型時，接頭處吸收熱量（制冷端）；從 n 型流向 p 型時，接頭處釋放熱量（加熱端）。

二、半導體控溫的基本結構與工作流程

1. 核心組件：

• 冷端：緊貼被溫控物體（如芯片），通過金屬基板導熱；

• 熱端：安裝散熱片 + 風扇，將熱量散發到環境中。

• 半導體電偶對：由 n 型和 p 型半導體元件通過銅片串聯組成，形成熱電堆（如圖所示）。

• 冷熱端熱交換器：

• 電源與控制電路：提供直流電流，調節電流大小控制制冷 / 加熱功率。