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    熱電制冷技術(shù)進(jìn)展與展望

    2022-08-18 03:25:34曹海山
    制冷學(xué)報(bào) 2022年4期
    關(guān)鍵詞:熱端冷端制冷機(jī)

    曹海山

    (清華大學(xué)能源與動力工程系 北京 100084)

    熱電制冷技術(shù)是一種固態(tài)制冷技術(shù),通過向熱電模塊施加直流電源,將熱量通過熱電模塊從一端轉(zhuǎn)移至另一端實(shí)現(xiàn)制冷。與蒸氣壓縮式制冷相比,熱電制冷無需制冷劑、節(jié)流閥和壓縮機(jī)。因此,不僅不存在因制冷劑泄漏造成的環(huán)境問題,同時(shí)避免了制冷劑中雜質(zhì)低溫凝結(jié)或凝華從而在節(jié)流閥內(nèi)造成的阻塞問題;而又因其無壓縮機(jī),不涉及移動部件,所以不易發(fā)生故障。

    熱電制冷通過Peltier效應(yīng)直接利用電能實(shí)現(xiàn)制冷[1],Peltier效應(yīng)由J. Peltier[2]于1834年發(fā)現(xiàn),是指電流流過兩種不同材料的結(jié)點(diǎn)處時(shí),從外界吸收熱量或向外界放出熱量的現(xiàn)象。Peltier效應(yīng)的逆效應(yīng),即溫度差引起電壓差的熱電現(xiàn)象,于1822年由T. J. Seebeck發(fā)現(xiàn),被稱為Seebeck效應(yīng)[3]。1857年,W. Thomson建立了Seebeck系數(shù)和Peltier系數(shù)之間的關(guān)系,并預(yù)測了第三種熱電效應(yīng)的存在,即Thomson效應(yīng)[4]。雖然Seebeck效應(yīng)和Peltier效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)均涉及由兩種不同材料組成的回路,且均發(fā)生在不同材料的結(jié)點(diǎn)處,但它們和Thomson效應(yīng)類似,均源于材料中的載流子所攜帶能量的差異,這三種效應(yīng)構(gòu)成了描述熱電能量直接轉(zhuǎn)換的物理基礎(chǔ)。

    E. Altenkirch[5]在1911年首先提出利用Peltier效應(yīng)實(shí)現(xiàn)制冷的概念。熱電效應(yīng)發(fā)現(xiàn)初期,研究人員對熱電材料的研究重點(diǎn)集中在金屬和金屬合金上。由Wiedemann-Franz-Lorenz定律可知,金屬和金屬合金的熱導(dǎo)率(k)與電導(dǎo)率(σ)的比值為常數(shù),不可能在增加一個(gè)的同時(shí)減少一個(gè)。因此,熱電優(yōu)值(ZT=α2σT/k)最高的金屬是具有最高Seebeck系數(shù)(α)的金屬,大多數(shù)金屬的Seebeck系數(shù)為幾十μV/K或更低,若用來制冷,效率低、不經(jīng)濟(jì)。由于材料的限制,這個(gè)時(shí)期熱電制冷并未得到重視和發(fā)展。高性能半導(dǎo)體熱電材料的發(fā)現(xiàn)[6]為熱電制冷的發(fā)展提供了新的契機(jī),1954年H. J. Goldsmid等[7]證明了基于高熱電性能半導(dǎo)體材料的熱電制冷機(jī)從環(huán)境溫度冷卻至0 ℃以下是可能的,此后熱電制冷逐漸引起人們的關(guān)注。

    熱電制冷機(jī)的原理如圖1所示,基本的熱電制冷機(jī)主要包括p 型、n 型熱電材料、金屬電極以及陶瓷基板等幾個(gè)部分。金屬電極與熱電材料之間還有焊料層和金屬化層,焊料層主要用于金屬電極與熱電材料間的連接。金屬化層的作用一方面是改變焊料與熱電材料之間的親潤性,強(qiáng)化焊料與熱電材料的黏合力度;另一方面是阻止焊料元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入熱電材料內(nèi)改變材料的熱電性能。熱電制冷機(jī)是通過在兩種材料之間施加電壓而產(chǎn)生溫差。從宏觀上看,當(dāng)直流電流流過熱電制冷機(jī)時(shí),熱量從一端轉(zhuǎn)移至另一端,所以一端變冷,另一端變熱。從微觀上看,當(dāng)電壓加到熱電制冷機(jī)上時(shí),電子通過金屬導(dǎo)體從p型材料移動至n型材料,電子躍遷至高能態(tài),吸收冷端熱量,冷端溫度降低;當(dāng)電子通過金屬導(dǎo)體從n型材料流向p型材料時(shí),電子躍遷至低能態(tài),釋放熱量至熱端,熱端溫度升高,為維持熱端溫度不變,需要通過熱端散熱器將熱量釋放至環(huán)境中。

    圖1 熱電制冷機(jī)原理

    近年來,關(guān)于熱電制冷技術(shù)的綜述已有針對性地討論過該技術(shù)在熱電材料[8]、制冷性能模擬[9]、幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化[10]、應(yīng)用領(lǐng)域[11]等方面的研究進(jìn)展。本文將從熱電材料、制冷機(jī)結(jié)構(gòu)、功能層界面和熱端散熱器四個(gè)方面如何提高熱電制冷系統(tǒng)性能進(jìn)行梳理,并按熱電制冷機(jī)具有的尺寸任意縮放、無振動、可靠性高、控溫精度高等優(yōu)勢特性分類介紹熱電制冷機(jī)的應(yīng)用。

    1 熱電材料

    為分析熱電材料對制冷機(jī)性能的影響,首先考慮理想熱電制冷機(jī),理想熱電制冷機(jī)基于以下假設(shè):1)材料的物理參數(shù)不隨溫度變化;2)熱電偶臂不與環(huán)境發(fā)生熱交換;3)不考慮制冷機(jī)各功能層界面處的熱阻和電阻;4)不考慮熱電材料的Thomson效應(yīng)。

    對于如圖1所示給定結(jié)構(gòu)的理想熱電制冷機(jī)而言,其制冷效率和回路電流有關(guān),欲使COP最大,電流I應(yīng)滿足dCOP/dI=0的條件,不考慮界面電阻和熱阻的影響,最大制冷效率(COPmax)可表示為:

    (1)

    式中:ZTm為熱端溫度Th與冷端溫度Tc之間ZT值的平均值。

    理想熱電制冷機(jī)冷熱兩端溫差同樣和回路電流有關(guān),欲使ΔT最大,I應(yīng)滿足dΔT/dI=0,不考慮界面電阻和熱阻的影響,最大制冷溫差可表示為:

    (2)

    由式(1)和式(2)可知,熱電材料的ZT值直接決定電制冷機(jī)的COP和制冷溫差。在室溫以上工作的熱電材料已取得一定進(jìn)展,如硒化錫(SnSe)773 K的ZT值已達(dá)2.8±0.5[12],是目前ZT值的最高紀(jì)錄。但在室溫、低溫工作的熱電材料依然非常有限。J. Mao等[8]總結(jié)了應(yīng)用于室溫和低溫的熱電材料,如圖2所示,可知室溫和低溫的熱電材料的ZT值尚未突破1。在約300 K,Mg3Bi2-xSbx和Bi2Te3alloys分別為性能最優(yōu)的n型和p型熱電材料,而在約150 K,Bi1-xSbx和CsBi4Te6分別為性能最優(yōu)的n型和p型熱電材料。B. Poudel等[13]發(fā)現(xiàn),納米結(jié)構(gòu)的BiSbTe合金在室溫條件下的ZT值可達(dá)約1.2,研究發(fā)現(xiàn)ZT的改善是晶界和缺陷增加了聲子散射,導(dǎo)致熱導(dǎo)率降低的結(jié)果,這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)高性能、低成本的熱電材料提供了新的思路。除納米結(jié)構(gòu)外,還可通過能帶結(jié)構(gòu)工程優(yōu)化載流子有效質(zhì)量提高熱單材料性能[14]。Xiao Yu等[15]提出高性能熱電材料應(yīng)具有過寬帶隙、各向異性傳輸特性、層狀結(jié)構(gòu)和非對稱結(jié)構(gòu)等特征,但具有該特征的室溫和低溫的熱電材料有待進(jìn)一步研發(fā)。

    圖2 低溫和室溫?zé)犭姴牧系腪T值[8]

    由式(1)和式(2)可知,熱電材料的ZT值直接決定熱電制冷機(jī)的性能,圖3所示為熱電制冷機(jī)的制冷效率COP與制冷溫差和ZTm值的關(guān)系,其中COP的計(jì)算值基于熱端溫度為300 K與ZTm值為常數(shù)的假設(shè)。在一定的溫差下,ZTm值越高,COP越高。圖中紅色和藍(lán)色符號分別代表熱電制冷系統(tǒng)和蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)COP,可知熱電制冷系統(tǒng)實(shí)際COP低于基于ZTm=0.5 的熱電制冷系統(tǒng)理論COP,主要是由于實(shí)際制冷系統(tǒng)的非理想性造成的,如界面熱阻、電阻以及系統(tǒng)漏熱等。此外,由圖3可知,若通過熱電制冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)與蒸氣壓縮制冷技術(shù)相當(dāng)?shù)腃OP,熱電材料的ZTm值需約提高至4,有研究者根據(jù)理論樂觀地認(rèn)為將會找到含有ZTm>4的材料[1],但目前尚無法預(yù)測高效熱電材料應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)和組成,尋找更高效熱電材料的方法存在系統(tǒng)性不強(qiáng)、效率低的問題。

    圖3 熱電制冷性能[8]

    2 熱電制冷機(jī)結(jié)構(gòu)

    2.1 分段結(jié)構(gòu)熱電制冷機(jī)

    如圖2所示,每種熱電材料均存在最佳工作溫度,偏離最佳工作溫度,ZT值降低,為改善熱電制冷機(jī)在一定溫度范圍內(nèi)的性能,可將熱電臂由同種材料改為不同種材料組合的分段結(jié)構(gòu)[16-18],如圖4(a)所示,由Mg3Bi1.25Sb0.75和Bi0.905Sb0.095構(gòu)成的n型熱電臂與Bi2-xSbxTe3和CsBi4Te6構(gòu)成的p型熱電臂構(gòu)成的熱電制冷機(jī)理論上比由基于同種材料熱電臂構(gòu)成的熱電制冷機(jī)具有更好的性能。圖4(b)所示為熱電臂不同熱電材料兼容性沖突的示例,在該示例中,一種熱電材料從熱端溫度(Th)降至中間溫度(Tm),另一種熱電材料從中間溫度(Tm)降至冷端溫度(Tc),由于兩種熱電材料為串聯(lián),所以它們必須在相同的電流下運(yùn)行,但圖中所示的情況兩種熱電材料不能同時(shí)在最優(yōu)工作電流條件下運(yùn)行。所以,在實(shí)際應(yīng)用中,需要優(yōu)化每段材料的幾何尺寸,以使每段材料的最佳工作電流一致。Bian Zhixi等[19-20]通過理論分析發(fā)現(xiàn),保持熱電材料的ZT值不變,但Seebeck系數(shù)和電導(dǎo)率隨位置變化的非均勻材料的最大制冷溫差可超越式(2)描述的均勻材料制冷溫差理論極限,制冷溫差的提高是由于Joule熱量和Peltier冷量沿電流和熱流方向的重新分布。

    圖4 分段結(jié)構(gòu)熱電制冷機(jī)

    2.2 多級熱電制冷機(jī)

    給定熱電材料的情況下,熱電制冷機(jī)可實(shí)現(xiàn)的最低制冷溫度由式(2)決定,為了提高熱電制冷機(jī)的性能,實(shí)現(xiàn)更低的制冷溫度,可采用多級構(gòu)造,如圖5(a)所示。對于n級熱電制冷機(jī)而言,若假設(shè)每一級的效率均相等并用COP*表示,則n級熱電制冷機(jī)總體COPm可表示為[21-22]:

    COPm=[(1+1/COP*)n-1]-1

    (3)

    若假設(shè)每一級的制冷溫差相等,且等于(Th-Tc)/n,Th和Tc分別為n級熱電制冷機(jī)熱端和冷端溫度,則每一級的COP*與熱端和冷端溫度分別為Th和Tc的單級制冷機(jī)COPs的關(guān)系可近似表示為[21-22]:

    COP*=n(COPs+0.5)-0.5

    (4)

    圖5(b)所示為n級熱電制冷機(jī)總體COPm與單級熱電制冷機(jī)COPs的關(guān)系,其中COP的計(jì)算值基于熱端溫度為300 K與ZTm=1的假設(shè)。由圖5(b)可知,在單級制冷機(jī)COPs較低的情況下,通過多級結(jié)構(gòu)可大幅提升制冷機(jī)的COP,且多級熱電制冷機(jī)COPm隨著級數(shù)的增加而增加,但增幅逐漸降低。對于ZTm=1的材料而言,隨著制冷溫差由32 K增至88 K,單級制冷機(jī)COPs由1降至0.001。因此,為實(shí)現(xiàn)更低的制冷溫度,可采用多級結(jié)構(gòu)的熱電制冷,商業(yè)化六級熱電制冷機(jī)已可在165 K的制冷溫度下實(shí)現(xiàn)0.026的COP[23]。

    圖5 多級熱電制冷機(jī)

    2.3 Y形構(gòu)造熱電制冷機(jī)

    由式(1)和式(2)可知,理想情況下熱電制冷機(jī)的COP和最冷溫度與熱電材料的尺寸無關(guān)。而實(shí)際上,因?yàn)榻苟鸁岷蛯?dǎo)熱損失的相對影響會隨著尺寸的減小而增加,因此隨著熱電材料尺寸的減小,系統(tǒng)制冷性能會下降。為減少熱電材料的使用量,D. T. Crane等[24-25]提出一種Y形構(gòu)造熱電器件,如圖6所示,電流方向與熱流方向垂直。相比于π形構(gòu)造,Y形構(gòu)造中電流流經(jīng)電極的路徑更短,因此相應(yīng)電極造成的焦耳損失更小,在該構(gòu)造中,因熱電材料造成的導(dǎo)熱損失和焦耳損失取決于具體的結(jié)構(gòu)尺寸。此外,在Y形構(gòu)造中,外界應(yīng)力施加于高低溫電極和絕緣部件上,而不是直接傳遞給熱電材料,使熱電材料從應(yīng)力場中分離出來,有利于延長熱電器件的使用壽命[26]。但Y形構(gòu)造目前主要用于熱電發(fā)電機(jī),該結(jié)構(gòu)對熱電制冷機(jī)性能的影響有待進(jìn)一步研究。

    圖6 Y形構(gòu)造熱電器件[24]

    3 功能層界面

    熱電制冷機(jī)降溫過程中,隨著冷熱兩端的溫差逐漸增大,溫差熱應(yīng)力也隨之增加,界面處的高熱應(yīng)力是熱電制冷機(jī)長期運(yùn)行期間關(guān)鍵的失效機(jī)制[27]。熱電制冷機(jī)各功能層之間的界面連接包括:陶瓷和金屬層、金屬層和熱電材料的界面連接(見圖1)。陶瓷和金屬之間的連接可不引入其他材料,僅通過陶瓷金屬化工藝實(shí)現(xiàn),其界面對制冷機(jī)的性能影響較小,常用的陶瓷金屬化技術(shù)包括共燒法、厚膜法、直接敷銅法、直接敷鋁法及薄膜法等[28]。金屬層和熱電材料之間主要通過錫焊或釬焊的方式連接[29]。H. S. Choi等[30]通過加速壽命實(shí)驗(yàn)研究了熱電制冷機(jī)的壽命,發(fā)現(xiàn)熱電制冷機(jī)的壽命服從Weibull分布,其形狀參數(shù)為3.6,大于服從指數(shù)分布(形狀參數(shù)為1)的常規(guī)電子器件,熱應(yīng)力損傷被認(rèn)為是影響其壽命的主要原因。此外,X射線結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)運(yùn)行一段時(shí)間后的熱電制冷機(jī)功能層界面出現(xiàn)由熱應(yīng)力引起的局部裂紋和錯(cuò)位。Gong Tingrui等[27]通過對熱電制冷機(jī)的熱應(yīng)力分析同樣發(fā)現(xiàn),熱應(yīng)力會導(dǎo)致功能層界面的位錯(cuò)和裂紋,并進(jìn)一步分析了電流、熱電偶臂長度、陶瓷層厚度和焊料層厚度對熱應(yīng)力的影響規(guī)律,提出熱應(yīng)力最小化的設(shè)計(jì)。相比熱電制冷機(jī),熱電發(fā)電機(jī)冷熱兩端的溫差更大,熱應(yīng)力對其造成的影響也更為突出。E. Hatzikraniotis等[31]將基于Bi2Te3熱電發(fā)電機(jī)(尺寸:2.5 cm × 2.5 cm;熱電偶數(shù):25;型號:Melcor HT9-3-25)的冷端固定在24 ℃,熱端在30~200 ℃之間周期性變化,研究發(fā)現(xiàn)6 000 次循環(huán)(3 000 h)后, 最大功率下降14%, 最大開路電壓降低3.3%,電阻增加16.1%。電阻增加的原因推測是由溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成的微裂紋而產(chǎn)生,循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,通過掃描電鏡在熱電材料和焊料界面附件觀察到了未在新熱電發(fā)電機(jī)上出現(xiàn)的微裂紋(見圖7)。為增強(qiáng)熱電材料和焊料的結(jié)合強(qiáng)度,在焊接前先通過磁控濺射、電化學(xué)沉積、無極電鍍等工藝將熱電材料端面金屬化。目前,常將具有良好的焊接性能的鎳作為金屬化層材料,其與熱電材料的結(jié)合強(qiáng)度決定著熱電轉(zhuǎn)換器件的穩(wěn)定性。

    圖7 Bi2Te3 熱電器件熱循環(huán)測試后界面的微觀形貌[31]

    4 熱端散熱器

    熱電制冷利用電能將冷端熱量轉(zhuǎn)移至熱端,冷端制冷量隨著冷熱兩端溫差的增大而降低。為使被冷卻對象溫度保持在合理范圍內(nèi),需要及時(shí)把熱端熱量通過熱端散熱器散至環(huán)境中。圖8所示為熱電制冷機(jī)結(jié)構(gòu)及其熱阻網(wǎng)絡(luò),其中To、Tc、Tcj、Thj、Th和Tamb分別為冷卻對象溫度、制冷機(jī)冷端溫度、熱電偶臂冷端溫度、熱電偶臂熱端溫度、制冷機(jī)熱端溫度和環(huán)境溫度,Ro,c、Rc,cj、Rhj,h和Rh,amb分別為冷卻對象/制冷機(jī)冷端的導(dǎo)熱及界面熱阻、制冷機(jī)冷端/熱電偶臂冷端的導(dǎo)熱及界面熱阻、熱電偶臂熱端/制冷機(jī)熱端的導(dǎo)熱及界面熱阻和制冷機(jī)熱端/環(huán)境對流換熱熱阻。各功能層間的導(dǎo)熱及界面熱阻主要取決于各功能層材料及其加工工藝[32],目前還沒有直接測量界面熱阻的方法[26],制冷機(jī)熱端/環(huán)境對流換熱熱阻則主要取決于熱端散熱器的設(shè)計(jì)。目前散熱器主要有空氣冷卻、單相液體冷卻和兩相液體冷卻三種方式??諝饫鋮s具有結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝等特點(diǎn),但散熱通量有限,上限約為50 W/cm2[33]。當(dāng)熱通量達(dá)到甚至超過100 W/cm2時(shí),空氣冷卻已不適用于大多數(shù)應(yīng)用[34],應(yīng)采用具有更高散熱通量的液體冷卻。液體冷卻分為單相液體冷卻和兩相液體冷卻,相比單相液體冷卻,兩相液體冷卻系統(tǒng)的壓降更大、系統(tǒng)復(fù)雜度更高,當(dāng)熱通量超過300 W/cm2,單相液體冷卻無法滿足要求時(shí),可采用兩相液體冷卻[35]。

    圖8 熱電制冷機(jī)結(jié)構(gòu)及其熱阻網(wǎng)絡(luò)

    5 熱電制冷機(jī)的應(yīng)用

    由于熱電材料性能的限制,目前熱電制冷技術(shù)在價(jià)格和效率方面還無法與傳統(tǒng)的機(jī)械式制冷技術(shù)相比,但熱電制冷技術(shù)因尺寸高度可控、無運(yùn)動部件、控溫精度高、可靠性高等優(yōu)勢,已應(yīng)用于某些特殊領(lǐng)域,這些領(lǐng)域?qū)Τ叽?、振動、可靠性、控溫精度等的要求比對價(jià)格和效率的要求更高。本文將熱電制冷機(jī)的應(yīng)用按其尺寸任意縮放、無振動、可靠性高、控溫精度高等特性分類如下:

    1) 尺寸任意縮放特性:熱電制冷機(jī)因其固態(tài)結(jié)構(gòu)屬性,可任意放大縮小,但因材料性能的限制,制冷效率較低,目前多用于微小尺寸制冷的領(lǐng)域,如便攜式冰箱[36]、冷凍手術(shù)用冷凍探針[37]、 電子器件冷卻[38]、可穿戴制冷[39]、汽車座椅[40]、電動汽車空調(diào)[41]等;

    2) 無振動特性:熱電制冷機(jī)不需要壓縮機(jī)、無運(yùn)動部件,可提供無振動制冷,因此可用于對振動敏感的領(lǐng)域,如無振動恒溫箱[42]、掃描隧道顯微鏡[43]等;

    3) 控溫精度高特性:熱電制冷機(jī)配合適當(dāng)?shù)拈]環(huán)溫度控制電路[44],可將溫控到0.1 ℃以內(nèi),因此可用于需要精確控溫的領(lǐng)域,如激光器控溫[45]、微/納米技術(shù)領(lǐng)域的測量、加工和操控[42]、精確控位[46]、電荷耦合器件(CCD)控溫[47]、紅外焦平面陣列控溫[48]等;

    4) 可靠性高特性:熱電制冷機(jī)具有很高的可靠性,其壽命一般大于200 000 h[49],因此可用于需要高可靠性的領(lǐng)域,如空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)溫控[50]、空間遙感[51]、空間紅外探測[52]等。

    6 結(jié)論

    熱電制冷技術(shù)是一種基于半導(dǎo)體的固態(tài)制冷技術(shù),通過對熱電模塊施加直流電源,使熱量因Peltier效應(yīng)的作用通過模塊從一端傳至另一端。影響熱電制冷機(jī)性能的因素包括熱電材料、制冷機(jī)結(jié)構(gòu)、功能層界面以及熱端散熱器性能等。雖然熱電制冷具有尺寸高度可控、無運(yùn)動部件、控溫精度高、可靠性高等優(yōu)勢,但目前仍未得到廣泛應(yīng)用,建議從以下4個(gè)方面開展進(jìn)一步深化研究:

    1)熱電制冷機(jī)的COP與熱電材料性能和制冷溫差密切相關(guān),目前可提供10~30 K制冷溫差的熱電制冷機(jī)的COP仍小于1.5,熱電材料的ZT值需提升至約4.0,才能實(shí)現(xiàn)與蒸氣壓縮式制冷相當(dāng)?shù)腃OP(3.0~4.5)。此外,目前熱電材料的ZT值在低溫溫區(qū)(<120 K)還小于0.5,如何提高熱電材料在低溫溫區(qū)的熱電優(yōu)值有待進(jìn)一步探索。

    2)關(guān)于熱電制冷機(jī)結(jié)構(gòu),多級熱電制冷機(jī)主要用于實(shí)現(xiàn)更低的制冷溫度,發(fā)展相對成熟,目前商業(yè)化五級熱電制冷機(jī)可實(shí)現(xiàn)的制冷溫差已達(dá)137 K[53]。分段結(jié)構(gòu)和Y形構(gòu)造熱電主要用于發(fā)電器件,兩種結(jié)構(gòu)在制冷領(lǐng)域的研究相對較少,發(fā)展尚不成熟。

    3)目前熱電制冷機(jī)COP小于基于ZTm=0.5的熱電制冷理想COP(見圖3(a)),說明制冷機(jī)結(jié)構(gòu)、功能層界面以及熱端散熱器性能等因素仍有提升空間。功能層界面不僅影響熱電制冷器的壽命,其電阻和熱阻同時(shí)影響熱電制冷機(jī)的性能,因此功能層的選擇應(yīng)綜合考慮其熱、電和機(jī)械三方面的性能。熱端散熱器的選擇不僅與其熱性能有關(guān),還需根據(jù)其應(yīng)用考慮其他參數(shù),例如對振動敏感的被冷卻器件而言,熱端散熱器的選擇應(yīng)避免造成振動的部件的引入。

    4)熱電制冷機(jī)具有尺寸高度可控的優(yōu)點(diǎn),但因受到熱電制冷效率低的限制,目前熱電制冷主要應(yīng)用于所需制冷量較小或?qū)χ评湫室筝^低的領(lǐng)域,熱電制冷機(jī)效率的改善和成本的降低將進(jìn)一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

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