[实用新型]一种半导体制冷制热片

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制冷制热技术领域，尤其涉及一种半导体制冷制热片。

背景技术

半导体制冷片通上直流电以后，其冷端从周围吸收热量，可用于制冷；其热端释放热量至周围环境中，可用于制热。半导体制冷系统无机械转动，所以无噪音、无磨损、运行可靠、维护方便；通过改变电流方向达到冷却和加热的不同目的。与传统的蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸收式制冷技术相比，半导体制冷具有以下特点：不使用制冷剂、不污染环境、体积小、重量轻、结构简单、容易操作；冷却速度快，而且便于通过工作电流大小实现可控调节；可只冷却某一专门元件或指定空间；可在失重或超重等极端环境下运行。但是和常规制冷相比，半导体制冷还存在制冷系数低、制冷温差小等不足，这在很大程度上影响了其商业化推广。

发明内容

本发明针对半导体制冷制热片制冷系数低、制冷温差小的问题提出一种半导体制冷制热片，包括用于吸热的冷端、用于散热的热端、设置在所述冷端和热端之间的N型半导体和P型半导体、连接所述N型半导体和所述P型半导体的金属导体、电源；所述金属导体设置用于电连接所述电源的正负电极；其特征在于：所述N型半导体设置石墨烯层，或者所述P型半导体设置石墨烯层，或者所述N型半导体和所述P型半导体均设置石墨烯层。半导体内的石墨烯具有极高的导热率极高的电子迁移率和导电率，能够促使所述P型半导体和所述N型半导体以更小的能耗更快地形成稳定的P极或者N极；同时，石墨烯极高的导热性能可以提高所述半导体制冷制热片内的热量转移速度和能力。使得所述半导体制冷制热片的所述冷端持续产生冷量，所述半导体制冷制热片的热端持续产生热量，提高所述半导体制冷制热片热冷端的温度差。即使所述热端并未设置散热装置所述半导体制冷制热片也能保护其不会烧毁，保证其正常工作。

作为优选，P型半导体设置石墨烯层；所述N型半导体具有石墨烯纯度高于所述P型半导体的石墨烯层的石墨烯纯度的石墨烯层。提高所述半导体制冷制热片的热冷端温度差至150℃，在通电3S后所述冷端的温度可达至-50℃，所述热端的温度可达100℃，在同样的热端温度下能获得更低的冷端温度，大大提高了制冷制热的能力。

作为优选，所述热端设置散热层。所述半导体制冷制热片的制冷能力会受随着所述热端的散热性能的影响，所述散热层提高了所述热端的散热性能，提升所述半导体制冷制热片的制冷能力。

作为优选，所述散热层为石墨烯散热层。石墨烯的导热率为金属的几十倍，在所述半导体制冷制热片的热端产生的热量通过添加有石墨烯材料的石墨烯散热层快速的散失，促使所述半导体制冷制热片制冷能力的提升。

作为优选，所述冷端设置导热层。所述导热层有助于提高所述冷端的热传递效率。

作为优选，所述导热层为石墨烯材质。石墨烯的导热率为金属的几十倍，在所述冷端设置添加有石墨烯材料的导热层可大大提升所述冷端的热传递效率。

本发明针对半导体制冷制热片制冷系数低、制冷温差小的问题还提出一种半导体制冷制热片，包括用于吸热的冷端、用于散热的热端、设置在所述冷端和热端之间的N型半导体和P型半导体、连接所述N型半导体和所述P型半导体的金属导体、电源；所述金属导体设置用于电连接所述电源的正负电极；其特征在于：所述N型半导体添加石墨烯颗粒，或者所述P型半导体添加石墨烯颗粒，或者所述N型半导体和所述P型半导体均添加石墨烯颗粒。添加有石墨烯颗粒的半导体内的石墨烯具有极高的导热率极高的电子迁移率和导电率，能够促使所述P型半导体和所述N型半导体以更小的能耗更快地形成稳定的P极或者N极；同时，石墨烯极高的导热性能可以提高所述半导体制冷制热片内的热量转移速度和能力。使得所述半导体制冷制热片的所述冷端持续产生冷量，所述半导体制冷制热片的热端持续产生热量，提高所述半导体制冷制热片热冷端的温度差。即使所述热端并未设置散热装置所述半导体制冷制热片也能保护其不会烧毁，保证其正常工作。

作为优选，所述N型半导体添加石墨烯颗粒，所述P型半导体添加石墨烯颗粒，并且所述N型半导体的石墨烯颗粒的石墨烯纯度高于所述P型半导体的石墨颗粒的石墨烯纯度。提高所述半导体制冷制热片的热冷端温度差至150℃，在通电3S后所述冷端的温度可达至-50℃，所述热端的温度可达100℃，在同样的热端温度下能获得更低的冷端温度，大大提高了制冷制热的能力。