半导体致冷器的原理与使用

Author: 龚胜 Date: 1999年 第32期 21版

#1   一、原理概述
    大家都知道,CPU工作时温度越低越好,CPU散热是否良好是超频能否成功的一个关键因素,通过安装大风扇、涂导热硅脂等方法可以改善CPU的散热条件,但这些方法都不可能使CPU的温度低于室温。
    半导体致冷器是根据热电效应,采用特殊半导体材料热电堆来致冷的,效率较高。一般CPU的发热功耗小于30W,而致冷器的功率则大于50W,如果散热良好,它完全可能使CPU工作在室温以下。
    半导体致冷器的用途很多,可用于制作便携式冷藏保温箱、冷热饮水机,也可用于电子器件的散热。目前致冷器所采用的半导体材料最主要为碲化铋,加入杂质经过特殊处理制成N型或P型半导体温差元件。
    ^322101a^1是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路,通上电源之后,A点的热量被移到B点,导致A点温度降低,B点温度升高,这就是著名的帕尔贴效应(热电效应)。这个现象直到近代随着半导体的发展才有了实际的应用,也就是“致冷器”的发明。
    ^322101b^2是一个致冷器的典型结构,由许多N型和P型半导体颗粒互相排列而成,而NP之间以一般的金属导体相连接而形成一个完整线路,最后用两片陶瓷片像汉堡包一样夹起来。
#1    二、安装使用
    致冷片的安装及使用很简单,在安装前,最好准备一点导热硅脂,然后,找一节干电池,接在致冷器两根引线上,就可以感觉到一端明显发凉而另一端发热,记住引线的极性并确定好致冷器的冷、热端。
    正式安装时,在致冷器两端均匀地涂上导热硅脂,在CPU与散热器之间插入致冷片,冷面贴着CPU,热面与带有强力(功率越高越好)散热风扇的散热片接触,然后固定好这三者。要注意风扇的卡子不能太短,否则会很难固定。
    固定好后,就可以给致冷片和风扇接上电源了(一定要注意极性),如果你的机箱电源功率小于230W,我劝你别接到机箱电源上,否则有可能因电源功率不足,造成电脑无法正常工作。推荐使用外接的稳压电源单独供电,一方面可以通过调节电压取得合适的温差,避免结露或过热,另一方面也避免了对主机电源的影响。建议将致冷片接5V左右的电压,在此电压下致冷片的制冷量和冷热面温差都比较合适。
#1    三、注意事项
#1    1.注意热端的散热
    半导体致冷器的热面温度不应超过60℃,否则就有损坏的可能。若在额定工作电压(12V)下,一般的散热风扇根本无法为致冷片提供足够的散热能力,容易造成致冷片过热损坏。同时千万不要在无散热器的情况下为致冷器长时间通电,否则会造成致冷器内部过热而烧毁。
#1    2.结露问题
    当半导体致冷片陶瓷表面的温度降至一定程度时,就很可能产生结露现象,是否会结露与温度和湿度有关(即气象学中所谓“露点”的概念)。在电脑机箱中结露是绝对不允许发生的,比较保险的方法是让半导体致冷器的冷面工作在20℃左右,可以通过调整致冷片电压或散热风扇转速来调节。
#1    3.电脑电源功率问题
    致冷片的功率可能高达60W,这样大的负载无疑有可能让质量不好的电源发生问题。尤其值得注意的是,计算机电源中提供的5V和12V输出的最大电流是不相同的,一般5V输出可提供20A以上的电流,而12V输出仅能提供6A左右的电流,所以采用5V电压比较保险,也可以用外接稳压电源。
#1    4.注意机箱的散热
    很显然,致冷片在降低CPU温度的同时,其热端的发热量也相当大,可能导致机箱内温度升高,影响其他部件的工作,所以要注意机箱的散热,不妨在机箱内适当位置再加一个散热风扇。
#1    5.别对致冷片的效果抱太大幻想
    必须说明,致冷片只是可以在一定程度上增强超频后CPU的稳定性,而并不能改变CPU原有的超频极限。由于致冷器比散热风扇昂贵许多,并且在使用上有一定危险性和副作用,除非你愿意体验一种特别的感觉,否则在是否使用半导体致冷片的问题上你一定要三思。