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    半導(dǎo)體制冷器的原理與使用

     退休工程師 2011-10-16
    一、原理概述

      大家知道CPU工作時(shí)溫度越低越好。很多文章都談到CPU散熱是否良好是超頻能否成功的一個(gè)關(guān)鍵因素。一般通過用大風(fēng)扇、涂導(dǎo)熱硅脂等來改善CPU的散熱條件,但這些方法都不可能使CPU的溫度低于室溫。

      這里談到的半導(dǎo)體制冷器是根據(jù)熱電效應(yīng)技術(shù)的特點(diǎn),采用特殊半導(dǎo)體材料熱電堆來制冷,能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為熱能,效率較高。一般CPU的發(fā)熱功率小于30W,而制冷器的功率則大于50W,如果散熱良好,它完全可能使CPU工作在接近0℃甚至0℃以下。

      半導(dǎo)體制冷器的用途很多 ,可用于制作便攜冷藏/保溫箱、冷熱飲水機(jī)等。也用于電子器件的散熱。目前制冷器所采用的半導(dǎo)體材料最主要為碲化鉍,加入不純物經(jīng)過特殊處理而成 N 型或 P 型半導(dǎo)體溫差元件。以市面常見的TEC1-12605為例,其 額定電壓為:12v, 額定電流為5A,最大溫差可達(dá)60攝氏度,外型尺寸為4 X 4 X 0.4Cm,重約25克。它的工作特點(diǎn)是一面制冷而一面發(fā)熱。

      接通直流電源后,電子由負(fù)極(-)出發(fā),首先經(jīng)過 P 型半導(dǎo)體,在此吸收熱量,到了 N 型半導(dǎo)體,又將熱量放出, 每經(jīng)過一個(gè)NP 模組,就有熱量由一邊被送到另外一邊,造成溫差,從而形成冷熱端。



      下圖是一個(gè)致冷器的典型結(jié)構(gòu),由許多 N 型和 P 型半極體之顆粒互相排列而成, 而 N P 之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路,通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體,最后用兩片陶瓷片像漢堡包一樣夾起來。



    二、安裝使用

      制冷片的安裝及使用很簡(jiǎn)單。在安裝前,最好準(zhǔn)備一點(diǎn)導(dǎo)熱硅脂,然后,找一節(jié)干電池,接在制冷器兩根引線上,就可感到一端明顯發(fā)涼而另一端發(fā)熱,記住引線的極性并確定好制冷器的冷、熱端。

      正式安裝時(shí),在制冷器兩端均勻涂上導(dǎo)熱硅脂,在CPU與散熱器之間插入制冷片,請(qǐng)注意先試好的冷熱面方向,冷面貼著CPU,熱面與強(qiáng)力的(功率越高越好)散熱片接觸。然后想法固定好三者。要注意風(fēng)扇的卡子不能太短,否則會(huì)很難固定。

      固定好后,就可以給制冷片和風(fēng)扇接上電源了(一定要注意極性),如果你機(jī)箱電源功率小于230W,我勸你別接到機(jī)箱電源上,否則有可能因電源功率不足,造成電腦無法正常工作。推薦使用外接的 溝繚炊云淶ザ攔┑紓環(huán)矯嬋梢醞ü鶻詰繆谷〉煤鮮實(shí)奈虜睿苊飩崧痘蜆齲幣脖苊飭碩災(zāi)骰繚吹撓跋臁=ㄒ榻評(píng)淦?5V左右的電壓,在此電壓下制冷片的制冷量和冷熱面溫差都比較合適。




    微機(jī)電源接線圖

    三、注意事項(xiàng)

    1、注意熱端的散熱。

      半導(dǎo)體制冷的熱面溫度不應(yīng)超過60℃,否則就有損壞的可能。若在額定的工作電壓(12V)下,一般的散熱風(fēng)扇根本無法為制冷片提供足夠的散熱能力,容易造成制冷片過熱損壞。同時(shí)千萬不要在無散熱器的情況下為致冷器長(zhǎng)時(shí)間通電,否則會(huì)造成致冷器內(nèi)部過熱而燒毀。

    2、結(jié)露問題。

      當(dāng)半導(dǎo)體制冷片陶瓷表面的溫度降至一定程度時(shí),就很可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象,是否會(huì)“結(jié)露”與溫度和濕度有關(guān)(即氣象學(xué)中所謂“露點(diǎn)”的概念)。在電腦機(jī)箱中結(jié)露的情況是絕對(duì)不允許發(fā)生的。比較保險(xiǎn)的方法是讓半導(dǎo)體制冷器的冷面工作在20℃左右為宜;可以通過調(diào)整制冷片電壓或散熱片風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。

    3、電腦電源功率問題。

      制冷片的功耗可能高達(dá)60W,這樣大的負(fù)載無疑有可能會(huì)讓質(zhì)量不好的計(jì)算機(jī)電源發(fā)生問題。尤其值得注意的是,計(jì)算機(jī)電源中提供的5V和12V電源的電流是不相同的,一般5V電源可提供20A以上的電流,而12V電源僅提供6A左右的電流。所以采用5V電壓比較保險(xiǎn),也可以用外接穩(wěn)壓電源。

    4、注意機(jī)箱的散熱。

      很顯然,制冷片在降低CPU溫度的同時(shí),其熱端的發(fā)熱也相當(dāng)大,可能導(dǎo)致機(jī)箱內(nèi)溫度升高,影響其他部件的工作。所以要注意機(jī)箱的散熱,不妨在機(jī)箱內(nèi)適當(dāng)位置再加一個(gè)散熱風(fēng)扇。

      5、別對(duì)制冷片的效果抱太大幻想。

      必須說明,制冷片只是在一定程度上可以增強(qiáng)超頻后CPU的穩(wěn)定性,而并不能改變 CPU 原有的超頻極限。由于制冷器比散熱風(fēng)扇昂貴許多,且在使用上有一定危險(xiǎn)性和副作用,除非你愿意體驗(yàn)一種特別的感覺,在是否使用半導(dǎo)體制冷片的問題上一定要三思。

               module.gif (4164 字節(jié))
    產(chǎn)品外觀


    型號(hào):TEC1-12605 額定電壓:12v 額定電流:5A 最大溫差:60攝氏度 尺寸:4 X 4 X 0.5Cm
    適用于Socket 7及Socket 370的CPU。Slot 1的CPU也可以用,但安裝起來比較麻煩,不推薦使用。

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