文 献 综 述

1.半导体制冷简介

半导体制冷又称热电制冷或温差电制冷^[1]，是20世纪60年代随着半导体工业的发展而发展起来的一种制冷技术。半导体制冷主要是利用帕尔贴效应即通以直流电引起半导体材料内部热量的传递而实现制冷的一种制冷方式^[2]。与传统的制冷方式相比，半导体制冷具有结构简单、无污染、无噪音、可靠性高和方便维护等优点，在电子、医药工业及日常生活等各领域的应用日趋广泛。若不能及时将半导体制冷装置热端产生的热量全部带走，半导体制冷装置就无法继续制冷，因此热端散热方式的选择对于半导体制冷装置来说是至关重要的。

2.散热的试验方法和模拟研究

在多种半导体制冷热端散热方式的综合实验研究一文中，王莹等人采用风冷散热、热管散热、热管与风扇组合散热、水冷散热四种不同的散热方式^[3]进行半导体制冷装置热端散热的实验研究，对不同散热方式下的各实验参数进行了综合比较，再针对其中散热效率最高的水冷散热方式进行实验研究。最后得出结论有：（1）热端散热越好，即与环境温度的温度差越小，相应的冷端稳定温度也降得越低，制冷量就会越高。因此，在四种散热方式中水冷方式的散热效率最高，其COP值也最高，热管与风扇组合方式的散热效率次之，单独热管的散热效率居于第三位，风冷方式的散热效率最低。而热管散热无需额外电能，最节能环保。（2）在同一水流量下，冷端温度随时间的推移，开始普遍呈现急剧下降的趋势后，逐渐趋于稳定；热端温度在开始时急剧上升，后随即下降， 然后逐渐趋于稳定。（3）在不同水流量下，随着水流量的增大半导体制冷装置的冷热端稳定温度都呈下降趋势，只是热端稳定温度的下降趋势更为为平缓。并通过绘制出不同水流量下的冷、热端温度及冷、热 端稳定温度的拟合曲线，求出拟合公式^[4]，可根据任意水流量计算出半导体制冷装置冷热端稳定温度。

在热管散热半导体制冷系统的实验研究一文中，戴源德等人根据半导体制冷系统的工作原理^[5]，对系统热端的各种散热方式进行了分析与比较,认为热端采用热管散热方式可以改善半导体制冷系统的制冷性能；在最佳工况下,相对于风冷散热、水冷散热方式, 热端采用热管散热可使系统获得更低制冷温度，且热端散热半导体制冷系统的制冷效果最佳^[6]。

在半导体制冷最优工况及散热强度的理论分析与实验研究中，庞云风等人分别采用风冷、水冷、和热管三种常用的散热方式^[7]，分别测出半导体热电堆的冷、热端温度以及制冷空间所能达到的最低温度，比较三种散热方式的散热效果对半导体制冷性能的影响^[8]。得出热端散热强度对半导体制冷性能的影响规律:随着散热强度的增加，半导体制冷空间所能达到的冷端温度随之降低，但当散热强度增加到某一数值时，冷端温度将不再继续降低，而是趋于定值^[9]。

3.热管技术在半导体制冷中的应用现状

热管做为高效的传热元件，应用的研究不断加深，热管市场呈现出兴旺的形势^[10]。热管技术在各个行业都有着广泛的应用。如:在动力工程的核反应堆中运用高温液态金属热管^[11]，航天飞行器里用高温热管来做热离子换热器和热电发生器的重要部件，用高温热管对高温热能回收利用^[12]；在电子元件中，中温热管运用很多，对集成电路冷却，用中温热管冷却涡轮机叶轮、发电机、电动机等^[13]；在半导体制冷冰箱中热管技术的应用也是不可或缺的^[14]。