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半导体制冷器热电制冷技术
1范围
本文件规定了半导体制冷器热电制冷系统的基本要求、设计要求、性能要求。
本文件适用于半导体制冷器热电制冷技术的设计。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
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GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术第3部分：射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验
GB/T20154低温保存箱
GB/T30116半导体生产设施电磁兼容性要求
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
半导体制冷器
基于珀耳帖效应，通过直流电驱动半导体材料实现热传递的装置。
3.2
热电制冷技术
基于热电效应，通过电流作用使热电材料两端产生温度差，从而实现热量转移的制冷技术。3.3
制冷量
在规定条件下，热电制冷系统从冷端移除热量的能力，单位为瓦（W）。
3.4
制冷系数coefficientofPerformance；COP
热电制冷系统的制冷量与所消耗电功率之比。
3.5
冷端负载
热电制冷系统冷端需要冷却的物体或空间所产生的热负荷。
3.6
热电优值系数
衡量热电材料性能的参数，反映材料将热能转化为电能或电能转化为热能的效率。
4原理
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热电制冷技术基于珀尔帖效应。在由p型和n型半导体材料组成的热电制冷器中，有直流电流通过时，电子和空穴在不同材料中定向移动，在冷端吸收热量，热端释放热量，实现热量从低温端向高温端的转移。
5基本要求
5.1热电材料
5.1.1热电材料应具备良好的热电性能，热电优值系数应符合相关行业标准和技术规范。
5.1.2材料在长期使用过程中不易发生化学反应，保证系统性能的稳定性。
5.1.3热电材料的机械性能应满足系统组装和使用的要求，具有一定的强度和韧性，防止在加工和使用过程中出现破裂等问题。
5.2电气安全
5.2.1器具的漏泄电流应符合GB4706.1、GB4706.13的要求。
5.2.2在电子电路的设计与应用方面，应确保在故障条件下，器具在电击、火灾危险、机械危险或危险性功能失效等方面保持安全状况。
5.2.3电气绝缘性能应符合GB4706.13的要求，确保在正常使用和规定的异常情况下不会发生触电危险。
5.2.4应设置过流、过压、短路保护装置，防止因电气故障导致系统损坏或发生安全事故。
5.3工作温度
半导体制冷器的工作温度区间为[最低工作温度数值及单位]-[最高工作温度数值及单位]。
6设计要求
6.1系统架构设计
6.1.1热电制冷系统的架构设计应根据具体的应用需求和冷端负载特性进行优化，合理配置热电模块的数量、连接方式和布局。
6.1.2应考虑系统的可扩展性和兼容性，便于后期的升级和维护。
6.2热端散热设计
6.2.1热端散热设计应根据系统的制冷量和热端温度要求，选择合适的散热方式（如自然散热、强制风冷、水冷等）和散热设备（如散热器、风扇、水冷板等）。
6.2.2散热系统的散热效率应满足系统的要求，确保热端温度在合理范围内。
6.3控制策略设计
6.3.1应根据冷端温度、热端温度、负载变化等因素自动调节电流大小和方向，实现对热电制冷系统的精确控制。
6.3.2控制策略应具备故障诊断和报警功能，及时发现和处理系统运行过程中出现的异常情况。
7性能要求
7.1制冷性能
7.1.1应根据不同的应用需求，明确规定制冷量范围和测试条件，满足冷端负载的要求。依据GB/T20154—2024，在25℃环境、额定电压下运行，稳定后记录冷端吸热量。试验后其性能应符合本文件的要求。
7.1.2制冷系数（COP）应达到产品规格书规定的数值要求，COP宜≥0.6（额定工况）；
7.1.3温差应满足产品设计和应用的实际需求，