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技术原理

半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，利用特种半导体材料构成的PN结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应（Peltier Effect），是一种通过直流电制冷的新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。

上世纪90年代，苏联科学家约飞研究表明，以碲化铋为基的化合物是最好的热电半导体材料，从而出现了实用的半导体电子致冷元件：热电致冷器（Thermo Electric Cooler，简称TEC）。

世界三大制冷方式对比

1.半导体制冷

• 原理：电荷载体在导体中从低能等级向高能等级运动时需要从外界吸收热量，达到制冷效果。

• 优缺点：优点是体积小重量轻，精准控温，环境友好，湿度调节，无噪音；缺点是制冷效果差，成本较高。

• 应用现状：主要应用于电子产品、医疗器械、食品制冷。

2.压缩式制冷

• 原理：制冷剂是一种能在低压下低温沸腾的液体，在沸腾时吸收热量，制冷剂在制冷系统中不断循环，压缩机提高制冷剂的气体压力，造成

  液化条件，通过冷凝器时凝结液化放出热量。

• 优缺点：优点是制冷效果好；缺点是能耗较高，环境不友好。

• 应用现状：是目前世界上运用最广泛的制冷方式，主要运用于家用空调、商用空调、冷冻设备。

3.吸收式制冷

• 原理：利用制冷剂在吸收剂中的溶解度不同实现制冷。

• 优缺点：优点是能耗较低，环境友好；缺点是制冷效果中等，温度不能调节，设备体积较大。

• 应用现状：目前最普遍是水—溴化锂吸收式制冷机，主要运用于家用空调、商用冷库、工业制冷。

 

应用领域

消费电子领域——是目前最大的应用市场之一：恒温酒柜、电子冰箱、冷热型饮水机、电子空调、啤酒机等

通信领域——采用热电制冷器件对光模块进行精准的主动控温，保持其工作在温度稳定的环境下，能够有效工作、延长使用寿命

汽车领域——已被广泛用于车载冰箱、车载恒温杯架、汽车调温座椅。随着汽车人机交互设备、动力电池、传感器等设备的增加，汽车半导体制冷迎来了新的机遇

医疗实验领域——用于冷敷设备、便携式胰岛素盒、移动药箱等。可以实现使用过程中对温度的精确控制，且降温速度较快

重工业领域——在电力、冶炼等工业生产中，采用半导体制冷技术的无线传感器能够对系统、热泵、轴承等提供实时监测，避免停机，

减低维护成本、提高生产效率

航天国防领域——半导体热电制冷器件凭借可靠性高的特点可用于探测器和传感器的温度控制、激光系统冷却、飞行服温度调节、

设备外壳冷却等

 

市场现状

消费电子领域是半导体热电器件的重要实际应用方向。2016年至2018年，半导体热电器件在消费电子产品应用领域的销售市场规模分别为1.05亿美元、1.18亿美元、1.31亿美元，预计2024年将达到2.31亿美元。

2020年，我国半导体制冷片市场规模达到335.68亿元，受疫情影响同比增长仅达到5%。

 

结语

综上所述，经过此次分析我们能够对热电制冷各种类型、半导体制冷应用市场的有一个基本的了解。近年来随着各类应用场景不断出现，小型制冷设备的发展将会受到更多行业的重视。