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半导体控温工作原理：从热电效应到精准温控系统

一、核心原理：帕尔帖效应（Peltier Effect）

• 微观机制：

• n 型半导体（如掺杂磷的硅）：自由电子为载流子，电流方向与电子流动方向相反；

• p 型半导体（如掺杂硼的硅）：空穴为载流子，电流方向与空穴流动方向一致。

• 当电流从 p 型流向 n 型时，接头处吸收热量（制冷端）；从 n 型流向 p 型时，接头处释放热量（加热端）。

二、半导体控温的基本结构与工作流程

1. 核心组件：

• 冷端：紧贴被温控物体（如芯片），通过金属基板导热；

• 热端：安装散热片 + 风扇，将热量散发到环境中。

• 半导体电偶对：由 n 型和 p 型半导体元件通过铜片串联组成，形成热电堆（如图所示）。

• 冷热端热交换器：

• 电源与控制电路：提供直流电流，调节电流大小控制制冷 / 加热功率。