半导体晶片温度控制是目前针对半导体行业所推出的控温设备，无锡冠亚半导体晶片温度控制采用全密闭循环系统进行制冷加热，制冷加热的温度不同，型号也是不同，同时，在选择的时候，也需要注意制冷原理。 半导体晶片温度控制制冷系统运行中是使用某种工质的状态转变，从较低温度的热源汲取必需的热量Q0，通过一个消费功W的积蓄过程，向较热带度的热源发出热量Qk。在这一过程中，由能量守恒取 Qk=Q0 + W。为了实现半导体晶片温度控制能量迁移，之初强制有使制冷剂能达到比低温环境介质更低的温度的过程，并连续不断地从被冷却物体汲取热量，在制冷技巧的界线内，实现这一过程有下述几种根基步骤:相变制冷:使用液体在低温下的蒸发过程或固体在低温下的消溶或升华过程向被冷却物体汲取热量。平常空调器都是这种制冷步骤。气体膨胀制冷:高压气体经绝热膨胀后可达到较低的温度，令低压气体复热可以制冷。气体涡流制冷:高压气体通过涡流管膨胀后可以分别为热、冷两股气流，使用凉气流的复热过程可以制冷。热电制冷:令直流电通过半导体热电堆，可以在一端发生冷效应，在另一端发生热效应。 半导体晶片温度控制在运行过程中，高温时没有导热介质蒸发出来，而且不需要加压的情况下就可以实现-80～190度、-70～220度、-88～170度、-55～250度、-30～300度连续控温。半导体晶片温度控制的原理和功能对使用人员来说有诸多优势： 因为只有膨胀腔体内的导热介质才和空气中的氧气接触（而且膨胀箱的温度在常温到60度之间），可以达到降低导热介质被氧化和吸收空气中水分的风险。 半导体晶片温度控制中制冷原理上如上所示，用户在操作半导体晶片温度控制的时候，需要注意其制冷的原理，在了解之后更好的运行半导体晶片温度控制。
半导体制冷温度控制系统是无锡冠亚针对半导体行业推出的新型设备，用户在选择半导体制冷温度控制系统的时候，需要考虑半导体制冷温度控制系统主要的性能，设计以及其他，才能更好的选择半导体制冷温度控制系统。 半导体制冷温度控制系统的选用应当依照冷负荷以及准备用于哪方面来思忖。对于低负荷运行工况时间较长的制冷系统，适合选择多机头活塞式压缩机组或螺杆式压缩机组，便于调理和节能，也就是我们常说的双机头半导体制冷温度控制系统，可随着负荷的变化，半导体制冷温度控制系统组自动确定开机的数量，保证开启的压缩机处于工作状态，从而有效节约电能。 选用半导体制冷温度控制系统时，优先考虑性能系数值较高的机组。依照以往资料统计，正常半导体制冷温度控制系统组整年下运行时间约占分运行时间的1/4以下。因此，在选用半导体制冷温度控制系统组时应优先考虑效率曲线比较平坦的半导体制冷温度控制系统型号。同时，在设计选用时应考虑半导体制冷温度控制系统组负荷的调节范围，半导体制冷温度控制系统组部分负荷性能优良，可根据工厂实际情况选用半导体制冷温度控制系统。 选用半导体制冷温度控制系统时，应当留意该型号半导体制冷温度控制系统的正常工作范畴，主要是电机的电流限值是表面工况下的轴功率的电流值。 半导体制冷温度控制系统在选择上无非就是性能、品牌以及价格，在选择合适的半导体制冷温度控制系统的时候，尽量选择高性能的半导体制冷温度控制系统，这样运行更加稳定。
成果简介 半导体制冷片是利用特殊半导体材料构成的PN结产生Peltier效应制成，具有无噪声、体积小、结构简单、加热制冷切换方便、冷热转换具有可逆性等优点。化工安全组对基于半导体制冷片温控系统的影响因素进行了全面、系统分析和实验研究，设计完成了大功率、高可靠性的半导体制冷片驱动电路，并积累了半导体制冷片加热制冷切换双向温控算法的丰富经验，形成了半导体制冷片整套的研究方法和应用手段。目前，半导体制冷片的高精度温度控制系统已应用在产品中。系统组成http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607121459_600117_3112929_3.jpg图1 基于半导体制冷片的温度控制单元结构http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607121500_600118_3112929_3.png图2 高精度温度控制系统硬件组成技术指标（1）温度范围：0~120℃；（2）控温精度：±0.05℃；（3）半导体制冷片驱动电路能够最大支持20V 15A输出。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607121500_600119_3112929_3.jpg图3 0℃和120℃温度控制曲线图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607121500_600120_3112929_3.jpg图4 37.8℃温度控制过程曲线图 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607121500_600121_3112929_3.jpg图5 37.8℃稳态控制精度曲线图技术特点（1）高精度温度采集电路：创新性采用比率法和激励换向技术，系统温度分辨力达到0.001℃，检测精度达到±0.01℃。（2）大功率高可靠性的半导体制冷驱动：采用H桥电路形式实现半导体制冷片加热制冷方式的切换，解决了该类驱动电路无死区防护、功率小等问题；设计引入滤波和保护电路，大大增强了半导体制冷片的寿命及驱动电路的可靠性。（3）双向多模式温控：温控策略充分考虑半导体制冷片加热制冷输出功率差异、功率随温度变化以及系统加热制冷方式切换的随机性等因素，综合采用了单点与扫描结合、高低温分段处理、随环境温度变化动态调节等多重温控调节方式。获得研发资助情况浙江省公益项目前期应用示范情况已用于微量蒸气压测定仪产品中的温度控制，温度范围为0~120℃，控温精度为±0.05℃，驱动电路输出12V/10A。相关产品已通过批量试产，温控系统运行稳定可靠，可复制性强，实现成本低，适合于批量生产。转化应用前景半导体制冷片因加热制冷切换方便、结构简单、系统噪音小、控温精确度高以及成本低等优点，有望在科学仪器温度控制、温度发生和电气设备散热等领域获得广泛应用。特别是随着仪器仪表尤其是生命科学仪器、化学分析仪器等逐渐向高精度、小型化方向快速发展，高精度的小型温度控制系统需求越来越旺盛，因此半导体制冷片具有良好的应用前景。合作方式（1）技术转让；（2）委托开发；（3）双方联合开发。应用领域分析仪器、医疗仪器、生命科学测试仪器、家用电器等领域中高精度的恒温、匀速升降温等多模式的温度控制，以及电气装置散热等。联系人：杨遂军；联系电话：0571-86872415、0571-87676266；Email:yangsuijun1@sina.com；工贸所网址：http://itmt.cjlu.edu.cn；工贸所微信公众号：中国计量大学工贸所。中国计量大学工业与商贸计量技术研究所简介 中国计量大学是以“计量、测试、标准”为特色的院校，主要培养测试技术、仪器开发方向的专属人才。 中国计量大学工业与商贸计量技术研究所是学校为进一步推动高水平研究团队的建设而在2014年设立的两个学科特区之一，主要针对工业生产与贸易往来中关乎国计民生的计量测试问题，以新方法、技术、设备及评价为研究对象，主要研究方向为化工产品及工艺安全测试技术与仪器、零部件无损检测技术与设备、光栅信号处理与齿轮精密测量，涉及的单元技术有高精度温度检测技术、快速热电传感技术、高稳态温度场发生技术、低热惰性高压容器制备工艺、激光和电磁加热、非稳态传热反演、基于幅值分割原理的光栅信号数字细分、光栅信号短周期误差补偿、机器视觉高精度尺寸测量。研究所同时是化工产品安全测试技术及仪器浙江省工程实验室，先后承担国家重大科学仪器设备开发专项、国家公益性行业科研专项、国家自然基金、973等国家级项目，科研经费超千万。现有专职科研人员9人、工程技术人员2人、在读研究生30余人、行政与科研管理人员3人。 “应用驱动、产研融合”是研究所的标签，以应用驱动为前提，通过方法技术化、技术产品化、产品市场化，将科研成果落脚于实际应用，为经济与社会发展提供推动力，同时为研究所提供持续发展所需资金、影响力、信息等各类资源的支撑，目前研究所已拥有2家产业化公司。 更多研究所介绍请登录研究所网站itmt.cjlu.edu.cn或微信公众号。
基于半导体制冷片的高精度温度控制系统成果简介半导体制冷片是利用特殊半导体材料构成的PN结产生Peltier效应制成，具有无噪声、体积小、结构简单、加热制冷切换方便、冷热转换具有可逆性等优点。化工安全组对基于半导体制冷片温控系统的影响因素进行了全面、系统分析和实验研究，设计完成了大功率、高可靠性的半导体制冷片驱动电路，并积累了半导体制冷片加热制冷切换双向温控算法的丰富经验，形成了半导体制冷片整套的研究方法和应用手段。目前，半导体制冷片的高精度温度控制系统已应用在产品中。系统组成http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302242_595303_3112929_3.png图1 基于半导体制冷片的温度控制单元结构http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302242_595304_3112929_3.jpg图2 高精度温度控制系统硬件组成技术指标（1）温度范围：0~120℃；（2）控温精度：±0.05℃；（3）半导体制冷片驱动电路能够最大支持20V 15A输出。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302243_595305_3112929_3.jpg 图3 0℃和120℃温度控制曲线图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302243_595306_3112929_3.jpg 图4 37.8℃温度控制过程曲线图 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302243_595307_3112929_3.jpg 图5 37.8℃稳态控制精度曲线图技术特点（1）高精度温度采集电路：创新性采用比率法和激励换向技术，系统温度分辨力达到0.001℃，检测精度达到±0.01℃。（2）大功率高可靠性的半导体制冷驱动：采用H桥电路形式实现半导体制冷片加热制冷方式的切换，解决了该类驱动电路无死区防护、功率小等问题；设计引入滤波和保护电路，大大增强了半导体制冷片的寿命及驱动电路的可靠性。（3）双向多模式温控：温控策略充分考虑半导体制冷片加热制冷输出功率差异、功率随温度变化以及系统加热制冷方式切换的随机性等因素，综合采用了单点与扫描结合、高低温分段处理、随环境温度变化动态调节等多重温控调节方式。获得研发资助情况浙江省公益项目前期应用示范情况已用于微量蒸气压测定仪产品中的温度控制，温度范围为0~120℃，控温精度为±0.05℃，驱动电路输出12V/10A。相关产品已通过批量试产，温控系统运行稳定可靠，可复制性强，实现成本低，适合于批量生产。转化应用前景半导体制冷片因加热制冷切换方便、结构简单、系统噪音小、控温精确度高以及成本低等优点，有望在科学仪器温度控制、温度发生和电气设备散热等领域获得广泛应用。特别是随着仪器仪表尤其是生命科学仪器、化学分析仪器等逐渐向高精度、小型化方向快速发展，高精度的小型温度控制系统需求越来越旺盛，因此半导体制冷片具有良好的应用前景。合作方式（1）技术转让；（2）委托开发；（3）双方联合开发。应用领域分析仪器、医疗仪器、生命科学测试仪器、家用电器等领域中高精度的恒温、匀速升降温等多模式的温度控制，以及电气装置散热等。联系人：杨遂军；联系电话：0571- 86872415、0571-87676266；Email: yangsuijun1@sina.com。微信公众号：中国计量大学工贸所工贸所网站：itmt.cjlu.edu.cn中国计量大学工业与商贸计量技术研究所中国计量大学是以“计量、测试、标准”为特色的院校，主要培养测试技术、仪器开发方向的专属人才。中国计量大学工业与商贸计量技术研究所是学校为进一步推动高水平研究团队的建设而在2014年设立的两个学科特区之一，主要针对工业生产与贸易往来中关乎国计民生的计量测试问题，以新方法、技术、设备及评价为研究对象，主要研究方向为化工产品及工艺安全测试技术与仪器、零部件无损检测技术与设备、光栅信号处理与齿轮精密测量，涉及的单元技术有高精度温度检测技术、快速热电传感技术、高稳态温度场发生技术、低热惰性高压容器制备工艺、激光和电磁加热、非稳态传热反演、基于幅值分割原理的光栅信号数字细分、光栅信号短周期误差补偿、机器视觉高精度尺寸测量。研究所同时是化工产品安全测试技术及仪器浙江省工程实验室，先后承担国家重大科学仪器设备开发专项、国家公益性行业科研专项、国家自然基金、973等国家级项目，科研经费超千万。现有专职科研人员9人、工程技术人员2人、在读研究生30余人、行政与科研管理人员3人。“应用驱动、产研融合”是研究所的标签，以应用驱动为前提，通过方法技术化、技术产品化、产品市场化，将科研成果落脚于实际应用，为经济与社会发展提供推动力，同时为研究所提供持续发展所需资金、影响力、信息等各类资源的支撑，目前研究所已拥有2家产业化公司。
[align=center][font=宋体]色谱仪器温度电子器件[/font][font='Times New Roman'] [font=Times New Roman]—— [/font][/font][font=宋体]半导体制冷器[/font][/align][align=center][font='Times New Roman'] [/font][/align][align=center][font='Times New Roman'][font=宋体]概述[/font][/font][/align][font=宋体][font=宋体]半导体制冷器基于特殊半导体材料的热电效应（帕尔贴效应）原理实现制冷功能，体积和重量较小、工作噪声低、无有害物质排放、制冷效果不受空间方向与重力影响、可以方便的控制切换制冷[/font][font=Times New Roman]/[/font][font=宋体]加热状态，但制冷效率较低，功耗较大、一般用于空间较小或制冷量需求较低的场合，例如电子设备中某些部件的冷却或者便携式冰箱。[/font][/font][align=center][font=宋体]简介[/font][/align][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]某些部件（如进样口或柱温箱）、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]外围设备中的某些部件（例如二次热解析的冷阱）、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url]的柱温箱、自动进样器样品架或者检测器在某些特殊分析条件中的工作温度要求低于室温，在此情况下分析仪器系统需要装备制冷功能部件，常用的有液氮制冷、液态二氧化碳制冷或者半导体制冷器。[/font][font=宋体][font=宋体]将两种不同材料的导体组成一个闭合环路时，只要两个结合点[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]和[/font][font=Times New Roman]T[/font][/font][sub][font=宋体][font=Times New Roman]0[/font][/font][/sub][font=宋体][font=宋体]的温度不同，在该回路中就会产生电动势，此种现象称为塞贝克效应（[/font][font=Times New Roman]Seebeck effect[/font][font=宋体]，属于热电效应），回路产生的相应电动势称为热电势。塞贝克效应是可逆的，在两种不同材料导体构成的回路中提供直流电源，则在导体的两个结合点[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]和[/font][font=Times New Roman]T[/font][/font][sub][font=宋体][font=Times New Roman]0[/font][/font][/sub][font=宋体]将[/font][font=宋体][font=宋体]会产生温差，此种效应称为帕尔贴效应（[/font][font=Times New Roman]Peltier effect[/font][font=宋体]），导体[/font][font=Times New Roman]A[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman]B[/font][font=宋体]组成的回路称为帕尔贴元件，其结构如图[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]所示。[/font][/font][align=center][img=,343,119]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211300837240921_8798_1604036_3.jpg!w690x239.jpg[/img][font=宋体] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]1 [/font][font=宋体]帕尔贴元件的结构[/font][/font][/align][font='Times New Roman'][font=宋体]由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。这一效应是可逆的，如果电流方向反过来，吸热便转变成放热[/font][/font][font=宋体]。帕尔贴元件吸收或者释放的热量与电流成正比。[/font][font=宋体]帕尔贴元件[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]吸收或释放的热量[/font][/font][font=宋体]与通过帕尔贴元件的电流[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]满足[/font][/font][font=宋体]以下公式[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]：[/font][/font][align=center][font='Times New Roman']Q = ( π[/font][sub][font='Times New Roman'] [/font][/sub][sub][font=宋体][font=Times New Roman]A[/font][/font][/sub][font='Times New Roman'] [font=Times New Roman]? π[/font][/font][sub][font='Times New Roman'] [/font][/sub][sub][font=宋体][font=Times New Roman]B[/font][/font][/sub][font='Times New Roman'] ) I[/font][/align][font=宋体][font=宋体]式中[/font] [font=Times New Roman]Q - [/font][font=宋体]热量[/font][/font][font='Times New Roman']?[/font][font='Times New Roman']?[/font][font='Times New Roman']π[/font][sub][font='Times New Roman'] [/font][/sub][sub][font=宋体][font=Times New Roman]A [/font][/font][/sub][font=宋体][font=Times New Roman]- [/font][font=宋体]导体[/font][font=Times New Roman]A[/font][font=宋体]的帕尔贴系数[/font][/font][font='Times New Roman']π[/font][sub][font='Times New Roman'] [/font][/sub][sub][font=宋体][font=Times New Roman]B[/font][/font][/sub][font=宋体] [font=Times New Roman]- [/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]导体[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]B[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]的帕尔贴系数[/font][/font][font=宋体][font=宋体]金属材料由帕尔贴效应产生的温度变化较弱，一般使用特殊半导体材料制作帕尔贴元件，称为半导体制冷器，其外观如图[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]所示。半导体制冷器与其他常见制冷方式相比，具有如下特点：[/font][/font][font=宋体]1、 [/font][font=宋体]无需使用制冷剂，可以连续工作、无污染、体积和重量小。[/font][font=宋体][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]、 工作时无机械振动，运行噪音低，使用寿命长，容易安装。[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体]、 半导体制冷器本身具有制冷和加热功能，可以用单一部件实现较宽范围温度控制。例如某些小体积的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url]柱温箱的温度控制器，使用帕尔贴元件即可实现室温附近范围的温度控制。[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]4[/font][font=宋体]、半导体制冷器控制方式较为简单，可以通过调整其工作电流的大小和方向实现温度控制。[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]4[/font][font=宋体]、半导体制冷器惯性较小，制冷制热速度较快。[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]5[/font][font=宋体]、半导体制冷器制冷效率相对较低，功耗较大。[/font][/font][font=宋体] [/font][align=center][img=,248,131]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211300837338967_3140_1604036_3.jpg!w444x235.jpg[/img][font='Times New Roman'] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]2 [/font][font=宋体]半导体制冷器外观[/font][/font][/align][font=宋体] [/font][font='Times New Roman'] [/font][align=center][font=宋体]小结[/font][/align][font=宋体]半导体制冷器的基本原理和使用注意事项。[/font]
半导体激光器自动温度控制中配件比较多，不同的配件在运行中如果使用不当的话，就会造成半导体激光器自动温度控制配件故障，如果发生故障，改怎么解决呢？ 半导体激光器自动温度控制压缩机结霜，可能是循环水流通或阀未打开，检查水阀，所有管路，保证畅通，加装短路管道。可能是循环水管道配置过小，加大循环水管直径，保证水循环正常。 半导体激光器自动温度控制循环水箱内结冰可能是设定温度过低更正设定值；可能水箱内水无循环水，在冷冻水出口和进口之间短接一条循环水路；可能是温控表失控，更换温控表 高压故障 散热不良，散热器过脏，清洗散热器 能风不好，改善通风条件 散热风机不工作，检查风机马达是否烧坏短路维修或更换电机马达；高压擎损坏，更换高压擎； 制冷不良，冷媒不足或管道漏媒，补充冷媒或检漏后补焊，抽真空再补充冷媒 散热不良，散热器过脏、散热水阀门未打开或打开太小，将散热器清理干净，将阀门全开。 半导体激光器自动温度控制水泵故障可能是半导体激光器自动温度控制水泵电机线圈短，断路，修理电机线圈或更换电机，如果是水泵过载保护器自动跳开，将保护器的电流限数在允许的范围内适当调高半按下复位键。 半导体激光器自动温度控制温按表温度显示数字上下跳动可能是温控表损坏，修理或更换温控表，可能是感温线接触不良，修理或更换感温线，可能是感温线及测温体有污，将测温体擦干净。 半导体激光器自动温度控制压缩机故障可能是压缩机线圈短，断路，更换匹配的压缩机，压缩机过载保护器自动跳开，将保护器的电流限数在允许的范围内适当调高并按下复位键。 半导体激光器自动温度控制的配件要想避免一些故障的话，建议平时多多保养半导体激光器自动温度控制的有关说明，做好保养工作。
[color=#990000]摘要：针对半导体低温工艺中制冷系统在高压防护和温度控制中存在的问题，本文将提出一种更简便有效的解决方案。解决方案的核心是在晶片托盘上并联一个流量可调旁路，使制冷剂在流入晶片托盘之前进行部分短路。即通过旁路流量的变化调节流出晶片托盘的制冷剂压力，一方面保证制冷剂低压工作状态，另一方面实现晶片温度的高精度控制。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][/b] 随着新一代半导体工艺技术的发展，如低温刻蚀和沉积，需要晶片达到更低的温度。更低温度的实现目前可选的技术途径一般是采用循环流体介质直接作用在晶片卡盘，而介质可以是单一制冷剂（如液氮）和混合制冷剂。目前，更具有应用前景的是使用混合制冷剂的自复叠混合工质低温制冷技术，但在半导体低温工艺的具体应用中，需要处理好以下两方面的问题： （1）当制冷系统连接到晶片托盘后，混合工质就在一个容积固定管路内循环运行。在压缩机启动初期，整个系统基本处于较高温度，系统内大部分工质为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]，随着制冷温度的降低，除压缩机和冷凝器外的其他部件内的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]工质含量逐渐增加，当制冷温度达到最低时，系统内的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]工质含量达到最高。由于气液两相工质的比容相差较大，不同相态的工质通过节流单元的能力不同，工质间的沸点也不同，所以在制冷系统启动初期，通过节流单元的几乎全部为气态工质，压缩机的排气压力也将会很高。而在半导体工艺设备中，半导体晶片托盘及其回路部件的最大工作压力通常在1~1.4MPa范围内，那么在低温制冷过程中，冷却剂压力可能会超过晶片托盘冷却回路的最大操作压力而造成系统损坏。因此，要在晶片制冷系统中增加低温压力控制装置，避免出现高压问题，保证制冷系统在整个运行过程中制冷剂压力符合要求。 （2）晶片冷却温度是半导体低温工艺的一项重要技术参数，晶片冷却过程中的低温温度要求按照设定值进行准确控制。尽管大多数低温制冷系统都具有温度控制功能，可通过外部温度传感器、调节回路和控制器组成的闭环回路实现低温温度控制，调节回路基本都是通过调节制冷剂流量和膨胀方式，有些则通过辅助加热方式进行温度控制，但这些温控方式普遍结构复杂且控温精度不高，特别是在多个晶片同时冷却的半导体设备中这些问题更是突出。 针对上述半导体低温工艺中制冷系统在压力和温度控制中存在的问题，本文将提出一种更简便有效的解决方案。解决方案的核心是在晶片托盘上并联一个流量可调旁路，使制冷剂在流入晶片托盘之前进行部分短路。即通过旁路流量的变化调节流出晶片托盘的制冷剂压力，一方面保证制冷剂低压工作状态，另一方面实现晶片温度的高精度控制。[b][size=18px][color=#990000]2. 解决方案[/color][/size][/b] 对于半导体低温工艺中的晶片托盘进行冷却，一般所采用的技术方案是直接将自复叠混合工质制冷机与晶片托盘连接，其结构如图1所示。这种方案在温度控制时是在晶片托盘上安装温度传感器，并与控制器连接进行温度控制，但这种方案存在压力过高和温度控制不准确的问题。[align=center][color=#33ccff][size=14px][b][img=半导体晶片低温冷却实施方案示意图,400,235]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900279759_748_3221506_3.jpg!w690x406.jpg[/img][/b][/size][/color][/align][align=center][b][color=#990000]图1 半导体晶片低温冷却常规方案[/color][/b][/align][align=center][size=14px][b][img=半导体晶片低温冷却改进后方案,400,240]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900037860_9891_3221506_3.jpg!w690x414.jpg[/img][/b][/size][/align][b][/b][align=center][b][color=#990000]图2 半导体晶片低温冷却改进后方案[/color][/b][/align] 本文提出的改进方案如图2所示，为了使冷却过程中的混合工质压力始终处于安全工作范围，在图1所示的冷却管路上增加了一个短接旁路，通过一个调节阀控制此旁路中的工质流量可以降低晶片卡盘及其管路的内部压力达到安全范围。同时，此旁路调节阀具有高精度动态精密调节能力，可使晶片卡盘内部的制冷剂压力波动非常小而实现更准确的温度控制，由此可在制冷机现有温度控制能力的基础上，降低压力波动和提高温度稳定性。具体实施方案如图3所示。[align=center][size=14px][b][color=#33ccff][img=半导体晶片低温冷却实施方案示意图,690,266]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900506941_8802_3221506_3.jpg!w690x266.jpg[/img][/color][/b][/size][/align][align=center][b][color=#990000]图3 半导体晶片低温冷却系统压力和温度精密控制方案示意图[/color][/b][/align] 在图3所示的解决方案中，采用了以下几个控制部件： （1）气动调节阀：此气动调节阀也称之为背压阀，即通过较小的气体压力来驱动较大压力下流体介质中阀门的开度变化。通过此低温调节阀开度变化来改变旁路流量进而实现压力调节。 （2）先导阀：先导阀是一个低压气体压力调节阀，可对表压（如0.6MPa）的进气压力进行高精度减压调节，调节控制信号为模拟量（如4~20mA或0-10V），由此来驱动气动调节阀。 （3）传感器：晶片低温冷却系统包含了压力和温度传感器，以分别检测晶片冷却剂回路中的压力和晶片温度，并将检测信号传输给双通道PID控制器。压力传感器可根据实际需要布置在制冷剂管路中的不同位置，以提供合理和准确的压力监测。 （4）双通道控制器：此双通道控制器是具有两路独立控制通道且具有很高精度的PID控制器，一路通道与压力传感器和先导阀构成压力控制回路，另一通道与温度传感器和制冷机构成温度控制回路。 总之，通过这种增加旁路并进行压力精密调节的解决方案，即可满足降低制冷剂压力提供安全防护功能，又可以提高晶片温度控制精度，是一种可用于晶片低温工艺的更优化方案。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[size=16px][color=#339999][b]摘要：针对燃料电池质子交换膜高低温退化机理表征，基于德国慕尼黑工业大学团队提出的替代环境试验箱的TEC半导体制冷温控方案及其功能指标，本文给出此方案具体实施内容的补充，详细介绍了用于TEC半导体制冷温控系统的PID调节器和大功率电源驱动器。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][img=燃料电池质子交换膜高低温性能测试中的TEC温度控制解决方案,600,403]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303070908318537_6710_3221506_3.jpg!w690x464.jpg[/img][/size][/align][b][size=16px][color=#339999]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 燃料电池聚合物电解质膜或质子交换膜（PEM）的性能和耐久性对工作温度十分敏感，为了研究退化机理和考核退化性能，必须在较宽的高低温环境下对质子交换膜进行各种性能测试。目前测试中所采用的高低温测试环境大多为环境试验箱，在环境试验箱中进行测试试验除了设备昂贵和耗时长之外，关键是环境试验箱的测试环境与实际应用相比不具有代表性，这主要是因为电池在低温启动以及正常运行的实际使用期间PEM表面是不均匀的温度分布，而这种温度不均匀性会导致电池的性能下降和退化，故环境试验箱温度控制方法缺乏模拟PEM表面温度梯度的能力。[/size][size=16px] 为了准确模拟出质子交换膜实际使用过程中的温度不均匀性分布以及相应的高低温交变试验环境，德国慕尼黑工业大学的研究团队[1]提出了采用TEC半导体制冷的技术方案，整个测试装置结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][img=质子交换膜退化性能高低温试验装置结构示意图,690,469]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303070910015558_3661_3221506_3.jpg!w690x469.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 质子交换膜退化性能高低温试验装置结构示意图[1][/b][/color][/size][/align][size=16px] 图1所示测试系统的核心部分——TEC半导体制冷型温控装置的详细结构如图2所示[2]。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=TEC温控装置结构示意图,500,444]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303070910471523_3799_3221506_3.jpg!w690x613.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 TEC温控装置结构示意图[2][/b][/color][/size][/align][size=16px] 从文献[2]中的描述可知，TEC温控装置具备的功能和相关指标如下：[/size][size=16px] （1）上下布置有两组TEC制冷片，分别用两个PID控制器进行控温。控制器具有可编程控制能力，以实现-10℃~80℃之间的温度交变控制。[/size][size=16px] （2）温控装置加热时的温度变化速率为24℃/min，冷却时的温度变化速率可达到17℃/min，整个温区内的控温精度可达到±0.3℃。[/size][size=16px] （3）针对50平方厘米和285平方厘米两种规格的质子交换膜测试，配备了不同结构、规格尺寸和数量的TEC模组，总功率分别为2×240W和2×1280W。[/size][size=16px] （4）由于质子交换膜高低温退化性能测试装置还需进行加载压力、气压压力、气体流速等参数的自动控制，因此PID温控器具有通讯能力，以便上位机进行多参数的设置和控制。[/size][size=16px] （5）除了上述温控精度和动态变化性能之外，采用了TEC半导体制冷模组的温控装置可实现高达70℃的纵向温度梯度，由此扩大了电池测试的范围，且使用较低成本和较小空间的方式来模拟不同的扰动效应或进行温度交变试验，[/size][size=16px] 针对上述TEC温控装置具备的功能和相关指标，本文将给出更具体的实施方案，由此给出燃料电池质子交换膜高低温退化机理表征测试装置中温控系统的全貌。[/size][b][size=16px][color=#339999]2. 解决方案[/color][/size][/b][size=16px] 针对上述TEC温控装置具备的功能和相关指标，本文给出的具体实施方案如图3所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=TEC温控装置具体实施方案示意图,690,211]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303070911235598_2631_3221506_3.jpg!w690x211.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 TEC温控装置具体实施方案示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 图3所示的实施方案具体包含以下几部分内容：[/size][size=16px] （1）执行机构：为了实现TEC的加热制冷功能，除了需要对TEC模组的加载电流进行自动调节之外，还需在调节过程中能自动改变电流方向，为此实施方案中配备了双向电源驱动器。双向电源驱动器接收加热和制冷控制信号，并根据控制信号大小和方向输出相应的工作电流。另外，根据所配备的TEC模组功率配备相应的双向电源驱动器以满足额定电流要求。[/size][size=16px] （2）温度传感器：温度传感器是决定温度控制精度的关键因素之一，因此本方案中配置了铂电阻温度计，使得温度传感器的温度分辨率能达到0.05℃以及测温精度能达到0.1~0.2℃。[/size][size=16px] （3）高精度PID控制器：决定温度控制精度的另一个关键因素是温度控制器的数据采集精度、控制算法和控制输出精度。为此，在本解决方案中采用了目前控制精度较高的VPC2021-1系列的工业用PID程序调节器，除具有不超过96mm×96mm×87mm的小巧尺寸外，关键是此PID调节器的模数转换AD为24位、数模转换DA为16位、双精度浮点运行运算以及0.01%的最小输出百分比，并可对控制程序进行编辑设计，适合质子交换膜高低温退化试验在全温度量程内交变温度的程序控制。同时，此调节器采用了高级无超调PID控制模式，并具有PID参数自整定功能，结合高精度的数据采集和控制输出，可实现十分精细的温度变化调节和控制。另外，此调节器附带功能强大的计算机软件，通过计算机运行此软件可快速进行PID控制器的远程设置和运行操作，同时能图形化的显示和记录所有设置参数、控制程序曲线和温度控制变化曲线。[/size][size=16px] 总之，本文所述解决方案中所采用的TEC高低温温控系统，已经成为高精度可编程温度控制的一种标准和通用性方案，完全适用于质子交换膜高低温退化表征试验过程中的温度精密控制。[/size][b][size=16px][color=#339999]3. 参考文献[/color][/size][/b][size=16px][1] Sabawa J P, Bandarenka A S. Investigation of degradation mechanisms in PEM fuel cells caused by low-temperature cycles[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2021, 46（29）: 15951-15964.[/size][size=16px][2] Sabawa J P, Haimerl F, Riedmann F, et al. Dynamic and precise temperature control unit for PEMFC single‐cell testing[J]. Engineering Reports, 2021, 3（8）: e12345.[/size][size=16px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
半导体元器件控温设备中，每个配件都有着不同的作用，由于作用不同，无锡冠亚的半导体元器件控温的阀件和控制器的作用也是不同的。 半导体元器件控温的水泵，是用于加速水流动的工具，以达到加强水在换热器中换热的效果。半导体元器件控温的水流开关用作管道内流体流量的控制或断流保护，当流体流量到达调定值时，开关自动切断（或接通）电路。半导体元器件控温的压力控制器用作压力控制和压力保护之用，机组有低压和高压控制器，用来控制系统的压力的工作范围，当系统压力到调定值时，开关自动切断（或接通）电路。 半导体元器件控温的压差控制器用作压力差的控制，当压力差到达调定值时，开关自动切断（或接通）电路。半导体元器件控温的温度控制器用作机组的控制或保护，当温度到达调定值时，开关自动切断（或接通）电路。在我们的产品上，温度的控制常用到，用水箱温度来控制机组的开停机情况。还有些象防冻都需要用到温度控制器。 半导体元器件控温视液镜用于指示制冷装置中液体管路的制冷剂的状况、制冷剂中的含水量、回油管路中来自油分离器的润滑油的流动状况，有的视液镜带有一指示器，它通过改变其颜色来指出制冷剂中的含水量。（绿色表示干燥，黄色表示潮湿）。因温度变化而引起水的体积变化，膨胀水箱用来贮存这部分膨胀水，对系统起稳压定压的作用，能给系统补偿部分水。 半导体元器件控温是一项比较新的设备，性能上面要求高一点才能使得半导体元器件控温的运行更加稳定。
基于半导体制冷片的高精度温度控制系统成果简介半导体制冷片是利用特殊半导体材料构成的PN结产生Peltier效应制成，具有无噪声、体积小、结构简单、加热制冷切换方便、冷热转换具有可逆性等优点。化工安全组对基于半导体制冷片温控系统的影响因素进行了全面、系统分析和实验研究，设计完成了大功率、高可靠性的半导体制冷片驱动电路，并积累了半导体制冷片加热制冷切换双向温控算法的丰富经验，形成了半导体制冷片整套的研究方法和应用手段。目前，半导体制冷片的高精度温度控制系统已应用在产品中。系统组成http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302259_595308_3112929_3.png 图1 基于半导体制冷片的温度控制单元结构http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302259_595309_3112929_3.jpg图2 高精度温度控制系统硬件组成技术指标（1）温度范围：0~120℃；（2）控温精度：±0.05℃；（3）半导体制冷片驱动电路能够最大支持20V 15A输出。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302314_595310_3112929_3.jpg 图3 0℃和120℃温度控制曲线图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302314_595311_3112929_3.jpg 图4 37.8℃温度控制过程曲线图 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605302315_595312_3112929_3.jpg 图5 37.8℃稳态控制精度曲线图技术特点（1）高精度温度采集电路：创新性采用比率法和激励换向技术，系统温度分辨力达到0.001℃，检测精度达到±0.01℃。（2）大功率高可靠性的半导体制冷驱动：采用H桥电路形式实现半导体制冷片加热制冷方式的切换，解决了该类驱动电路无死区防护、功率小等问题；设计引入滤波和保护电路，大大增强了半导体制冷片的寿命及驱动电路的可靠性。（3）双向多模式温控：温控策略充分考虑半导体制冷片加热制冷输出功率差异、功率随温度变化以及系统加热制冷方式切换的随机性等因素，综合采用了单点与扫描结合、高低温分段处理、随环境温度变化动态调节等多重温控调节方式。获得研发资助情况浙江省公益项目前期应用示范情况已用于微量蒸气压测定仪产品中的温度控制，温度范围为0~120℃，控温精度为±0.05℃，驱动电路输出12V/10A。相关产品已通过批量试产，温控系统运行稳定可靠，可复制性强，实现成本低，适合于批量生产。转化应用前景半导体制冷片因加热制冷切换方便、结构简单、系统噪音小、控温精确度高以及成本低等优点，有望在科学仪器温度控制、温度发生和电气设备散热等领域获得广泛应用。特别是随着仪器仪表尤其是生命科学仪器、化学分析仪器等逐渐向高精度、小型化方向快速发展，高精度的小型温度控制系统需求越来越旺盛，因此半导体制冷片具有良好的应用前景。合作方式（1）技术转让；（2）委托开发；（3）双方联合开发。应用领域分析仪器、医疗仪器、生命科学测试仪器、家用电器等领域中高精度的恒温、匀速升降温等多模式的温度控制，以及电气装置散热等。联系人：杨遂军；联系电话：0571- 86872415、0571-87676266；Email: yangsuijun1@sina.com。微信公众号：中国计量大学工贸所工贸所网站：itmt.cjlu.edu.cn中国计量大学工业与商贸计量技术研究所中国计量大学是以“计量、测试、标准”为特色的院校，主要培养测试技术、仪器开发方向的专属人才。中国计量大学工业与商贸计量技术研究所是学校为进一步推动高水平研究团队的建设而在2014年设立的两个学科特区之一，主要针对工业生产与贸易往来中关乎国计民生的计量测试问题，以新方法、技术、设备及评价为研究对象，主要研究方向为化工产品及工艺安全测试技术与仪器、零部件无损检测技术与设备、光栅信号处理与齿轮精密测量，涉及的单元技术有高精度温度检测技术、快速热电传感技术、高稳态温度场发生技术、低热惰性高压容器制备工艺、激光和电磁加热、非稳态传热反演、基于幅值分割原理的光栅信号数字细分、光栅信号短周期误差补偿、机器视觉高精度尺寸测量。研究所同时是化工产品安全测试技术及仪器浙江省工程实验室，先后承担国家重大科学仪器设备开发专项、国家公益性行业科研专项、国家自然基金、973等国家级项目，科研经费超千万。现有专职科研人员9人、工程技术人员2人、在读研究生30余人、行政与科研管理人员3人。“应用驱动、产研融合”是研究所的标签，以应用驱动为前提，通过方法技术化、技术产品化、产品市场化，将科研成果落脚于实际应用，为经济与社会发展提供推动力，同时为研究所提供持续发展所需资金、影响力、信息等各类资源的支撑，目前研究所已拥有2家产业化公司。
1．什么是导体、绝缘体、半导体？ 容易导电的物质叫导体，如：金属、石墨、人体、大地以及各种酸、碱、盐的水溶液等都是导体。 不容易导电的物质叫做绝缘体，如：橡胶、塑料、玻璃、云母、陶瓷、纯水、油、空气等都是绝缘体。 所谓半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。如：硅、锗、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。半导体大体上可以分为两类，即本征半导体和杂质半导体。本征半导体是指纯净的半导体，这里的纯净包括两个意思，一是指半导体材料中只含有一种元素的原子；二是指原子与原子之间的排列是有一定规律的。本征半导体的特点是导电能力极弱，且随温度变化导电能力有显著变化。杂质半导体是指人为地在本征半导体中掺入微量其他元素（称杂质）所形成的半导体。杂质半导体有两类：N型半导体和P型半导体。2．半导体材料的特征有哪些？ （1） 导电能力介于导体和绝缘体之间。 （2） 当其纯度较高时，电导率的温度系数为正值，随温度升高电导率增大；金属导体则相反，电导率的温度系数为负值。 （3） 有两种载流子参加导电，具有两种导电类型：一种是电子，另一种是空穴。同一种半导体材料，既可形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。 （4） 晶体的各向异性。
半导体恒温系统在选择的时候除了看必要的品牌，其性价比也是我们需要重视的，无锡冠亚半导体恒温系统是集合公司制冷加热控温人才研发出来的，用户在选择半导体恒温系统的时候，需要注意性价比的选择。 现在，可以说各类的工业生产大多都需要半导体恒温系统来提供专业制冷，一台高效的半导体恒温系统对于各种工业生产都能够提供较大的帮助，那么，到底什么样的半导体恒温系统性价比比较高呢?这可能是不少企业都非常想了解的一个关键性问题？ 半导体恒温系统的不少技术人员认为，在选择半导体恒温系统的时候，一定要注意几个相关的因素。 一台半导体激光器自动温度控制 半导体恒温系统使用费用是否省钱，我们是看它的综合总花费来看：如购买价格，耗电量，维护费，故障检修费等。半导体恒温系统组耗电量都是不同，有的比较省电，有的又比较耗电，所以在选型的时候，一般都会比较是否有耗电大的可能。 无锡冠亚的半导体恒温系统以科技为中心，应用国际先进技术，不断推陈出新，紧随市场步伐，满足市场需求，坚持从产品的设计、元器件的采购、筛选，到生产工艺流程、包装运输等都严格 ISO9001-2008 国际质量认证要求规范化管理，力求产品精益求精、价格合理、服务满意周到。 另外，在选择半导体恒温系统的时候，还要考虑到以上因素相关联的一些问题，比如，选择半导体恒温系统还要考虑是否适合用该行业，那么显而易见的是需要半导体恒温系统组的进行多方面了解，除了用电量外，还需要了解维护费用的高低、故障检修的时间设定等等。 半导体恒温系统的选择，想必大家也心中有数，性价比对于半导体恒温系统来说也是比较重要的，所以我们选择也是很重要的。
[size=16px][color=#ff0000]摘要：针对动态法热释电系数测试中的交变温度控制，特别是针对帕尔贴半导体制冷片正弦波温度控制中存在的稳定性差问题，本文提出了改进的解决方案。解决方案的核心是采用外部设定点技术的双向PID控制器以及外置信号发生器，此方案可很好的实现帕尔贴制冷片正弦波温度的精确控制，保证了热释电系数测量的准确性。依此方案所构成的闭环控制回路可形成独立的温控装置，也可配套集成到上位机控制的中央控制系统。[/color][/size][align=center][size=16px][img=帕尔帖半导体制冷片正弦波温度发生器,550,353]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311156549281_3555_3221506_3.jpg!w690x444.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 热释电系数是表征热释电材料性能的重要参数，代表了热释电材料极化随温度的变化率。按照被测样品的加热方式，热释电系数测试主要分为动态法和静态法两种。[/size][size=16px] （1）动态法是采用调制方法使被测样品的温度发生变化，温度变化形式是正弦波。动态法所加载的变温范围较小，反应的是某一基准温度下的热释电系数。[/size][size=16px] （2）静态法是用连续加热方式使被测样品升温，通过测量热释电电荷与温度关系来求得热释电系数。静态法测量的热释电系数反映的是一个温度范围内的平均响应。[/size][size=16px] 由于动态法是在某一较窄的温度范围内测量热释电系数，所以热释电系数测试常用动态法。[/size][size=16px] 在动态法测量中，样品温度的正弦波调制一般会采用帕尔贴半导体制冷片、黑体辐射和激光等方式，但能产生正弦温度波的最佳调制方式是帕尔贴制冷片，且有温度波生成装置简单和可对较大样品进行温度调制的突出特点。[/size][size=16px] 采用帕尔贴半导体制冷片进行热释电系数测量的典型装置如图1所示[1]。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][img=01.热释电系数典型测量装置结构示意图,550,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311200462046_6083_3221506_3.jpg!w690x384.jpg[/img][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图1 热释电系数典型测量装置结构示意图[1][/b][/color][/size][/align][size=16px] 与黑体和激光形式的温度调试方法相比，帕尔贴制冷片的温度调制相对比较准确，理论上采用帕尔贴制冷片可以将温度准确控制在某一设定点处上下波动生产正弦温度波，但目前采用帕尔贴半导体制冷片还无法进行完美的控制来产生准确和标准的正弦温度波。[/size][size=16px] 如文献[1]中所报道的热释电系数测量装置，尽管采用了正弦波信号发生器，但信号发生器只能控制帕尔贴制冷片的驱动电流按照正弦波变化，并未真正按照正弦波控制温度变化，如图2所示，因此使得所形成的正弦温度波形很难达到稳定，这主要是装置散热所造成的影响。[/size][align=center][size=16px][img=02.帕尔贴制冷片温度调制测试波形,500,397]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311201113772_3144_3221506_3.jpg!w604x480.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图2 帕尔贴制冷片温度调制测试波形[1][/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]2. 问题分析[/b][/color][/size][size=16px] 对于帕尔贴半导体制冷片的温度控制，若要实现准确、稳定、可任意设定和调节的正弦波温度输出，需要解决以下两方面的问题：[/size][size=16px] （1）直接对温度进行控制，能按照所设定幅度和频率变化直接输出正弦形式的温度波，即控制器设定值是一个幅度随时间变化的正弦波。[/size][size=16px] （2）需要解决反馈控制问题，即能根据正弦温度波设定曲线以及反馈的温度信号自动调节加热和制冷电流，使输出的温度变化与设定曲线始终一致，由此主动消除系统中的散热以及环境温度变化带来的影响，最终使得所输出的正弦温度波始终长时间保持稳定。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]3. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 针对上述热释电系数测试中存在的正弦波温度控制问题，特别是为了解决帕尔贴半导体制冷片输出准确和稳定的正弦温度波难题，本文提出了如图3所示的解决方案。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=03.帕尔帖正弦波温度发生器结构示意图,690,248]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311201347099_4235_3221506_3.jpg!w690x248.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图3 帕尔帖正弦波温度发生器结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 图3所示的解决方案包括以下几项技术内容：[/size][size=16px] （1）采用具有PID自动调节功能的闭环控制技术和相关仪器，能根据设定波形和测量得到的温度传感器信号进行反馈控制，同时具有PID参数自整定能力。[/size][size=16px] （2）PID自动调节技术和相关仪器采用了双通道调节和自动切换技术，以能对加热和制冷进行自动控制，实现对TEC半导体制冷器进行正反向控制。[/size][size=16px] （3）关键技术是PID调节器具备外部设定点功能，即PID调节器能接收外部任意波形信号作为设定值，使得PID调节器能始终按照随时间快速变化的设定值（如正弦波）进行控制而形成准确和稳定的正弦温度波。[/size][size=16px] （4）为配合具有外部设定点功能的PID控制器，配套了一个函数信号发生器，以外置形式为PID控制器提供和传输所需的正弦波信号。[/size][size=16px] （5）对于PID控制器和外置函数信号发生器，配套有相应的计算机软件，可通过上位机以通讯方式操作软件进行各种参数设置和运行操作。[/size][size=16px] （6）对于TEC半导体制冷片，配备的双向电源驱动器。驱动器可有不同的功率配置以满足不同加热制冷能力的TEC制冷片要求。双向电源驱动器直接与PID控制器的加热和制冷通道连接。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本文提出的解决方案，可以彻底解决帕尔贴半导体制冷片正弦波温度输出中存在的问题，而且使用简便和门槛较低。通过外置正弦波信号发生器，无需再进行复杂的设定值程序编写，即可实现正弦温度波的准确和稳定输出。[/size][size=16px] 本解决方案中的高精度PID控制器配备了相应的计算机软件，采用了具有标准MO D B U S协议的RS485通讯，与计算机一起可以组成独立的测控系统，通过计算机运行软件可非常方便的远程运行PID控制器以及进行控制器的各种参数设置，同时还可以采集、存储和曲线形式显示PID控制器的过程参数。[/size][size=16px] 此解决方案的另外一个特点是具有很强的灵活性和拓展性，可通过外置不同传感器和信号发生器实现各种温度和压力波形的准确控制，可连接上位机直接与中央控制器进行集成。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]5. 参考文献[/b][/color][/size][size=16px][1] Fedorov K, Ivashchuk O, Karataev P, et al. Application of Thermoelectric Oscillations in a Lithium Niobate Single Crystal for Particle Generation[C]//8th International Beam Instrumentation Conference （IBIC'19）, Malm?, Sweden, 08-12 September 2019. JACOW Publishing, Geneva, Switzerland, 2019: 620-623.[/size][align=center][color=#ff0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align]
半导体制冷温度控制系统是无锡冠亚针对半导体行业推出的新型设备，用户在选择半导体制冷温度控制系统的时候，需要考虑半导体制冷温度控制系统主要的性能，设计以及其他，才能更好的选择半导体制冷温度控制系统。 半导体制冷温度控制系统的选用应当依照冷负荷以及准备用于哪方面来思忖。对于低负荷运行工况时间较长的制冷系统，适合选择多机头活塞式压缩机组或螺杆式压缩机组，便于调理和节能，也就是我们常说的双机头半导体制冷温度控制系统，可随着负荷的变化，半导体制冷温度控制系统组自动确定开机的数量，保证开启的压缩机处于工作状态，从而有效节约电能。 选用半导体制冷温度控制系统时，优先考虑性能系数值较高的机组。依照以往资料统计，正常半导体制冷温度控制系统组整年下运行时间约占分运行时间的1/4以下。因此，在选用半导体制冷温度控制系统组时应优先考虑效率曲线比较平坦的半导体制冷温度控制系统型号。同时，在设计选用时应考虑半导体制冷温度控制系统组负荷的调节范围，半导体制冷温度控制系统组部分负荷性能优良，可根据工厂实际情况选用半导体制冷温度控制系统。 选用半导体制冷温度控制系统时，应当留意该型号半导体制冷温度控制系统的正常工作范畴，主要是电机的电流限值是表面工况下的轴功率的电流值。 半导体制冷温度控制系统在选择上无非就是性能、品牌以及价格，在选择合适的半导体制冷温度控制系统的时候，尽量选择高性能的半导体制冷温度控制系统，这样运行更加稳定。
半导体激光器又称激光二极管（LaserDiode，LD），是二十世纪八十年代半导体物理发展的最新成果之一。半导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。此外，半导体激光器采用低电压恒流供电方式，电源故障率低、使用安全，维修成本低。目前，半导体激光器的使用数量居所有激光器之首，某些重要的应用领域，过去常用的其他激光器，已逐渐被半导体激光器所取代。此外，半导体激光器品种繁多，既有波长较长的红外、红光，也有波长较短的绿光、蓝光，可以利用这些优势拓展激光粒度仪的测量范围， 提高测量精度。早期的半导体激光器激光性能受温度影响大，光束的发散角也大( 一般在几度到 20 度之间 )，所以在方向性、单色性和相干性等方面的性能并不理想。但随着科学技术的迅速发展，目前半导体激光器的的性能已经达到很高水平，光束质量也有了很大提高，因此世界上大多数品牌的激光粒度仪都使用半导体激光器做为光源，半导体激光器用作激光粒度仪的光源时，在控制电路上须采取恒流和恒温措施，以保证输出功率的稳定。
半导体热沉恒温台是半导体行业进行控温的设备之一，如果降温效果不好的话，就会影响无锡冠亚半导体热沉恒温台的使用，那么有哪些因素影响半导体热沉恒温台的降温效果呢？ 这种情况的发生和半导体热沉恒温台冷量损失大有关。由于半导体热沉恒温台设备、管路的隔热厚度不够或隔热层受到损坏，导致半导体热沉恒温台冷量损失增大，影响降温效果。在半导体热沉恒温台运行中，一旦发现隔热层外表面有湿润或结霜的部位，就说明半导体热沉恒温台隔热材料的厚度不够或已经受潮，这时要及时增加或更换半导体热沉恒温台隔热材料。此外，半导体热沉恒温台蒸发器水箱盖不严密，空气处理室或密封门封条损坏，送风管道及房间门窗泄漏等。都会使冷量损失增大，要及时采取应对措施。 每一台半导体热沉恒温台安装的时候，在蒸发器以及管道上都会包一层保温棉，以防冷量损失。如果半导体热沉恒温台机组在制冷速度慢的情况下，企业先要检查管道隔热层的厚度是否不够，或者隔热层是否有损坏。一定要记得包保温棉，并且保证厚度足够! 检查半导体热沉恒温台 制冷系统中是否存在空气。在安装半导体热沉恒温台时，不管是机组内部，还是水泵，或者是管道，不可以存在有空气，哪怕只有一点点空气，那半导体热沉恒温台是无法正常运行的。此外，水泵的内部有一层膜，安装前一定要记得全部撕掉。不然，水没有办法流通或者流通很慢，直接影响半导体热沉恒温台 运行。 检查半导体热沉恒温台压缩机的运动部件是否有磨损，或者是间隙增大，导致输气量下降。压缩机是半导体热沉恒温台 的心脏，压缩机一旦出现问题，半导体热沉恒温台无法运转。因此，压缩机的定期检查及保养工作不可忽略。 半导体热沉恒温台压缩机效率差也是一方面原因。半导体热沉恒温台在长期运行中，运动部件的磨损、配合间隙增大或密封不严，都会使压缩机实际输气量下降，制冷量减小。要检查制冷压缩机。如果维修不好要及时更换。系统内有空气也会导致这一情况的发生。这时排气压力、温度升高，耗电量增加，制冷量下降。 半导体热沉恒温台的降温效果和各个因素息息相关，在运行无锡冠亚半导体热沉恒温台的时候尽量避免这些故障为好。
[font=宋体]同样作为激光器，氦氖激光器稳定性比普通半导体激光器的稳定性更高，主要原因在于激光器受温度影响，激光波长会发生偏移，氦氖激光器的温度稳定度相比半导体激光器更稳定，受环境影响更小。[/font]
[font=&]半导体激光器又称激光二极管（LaserDiode，LD），是二十世纪八十年代半导体物理发展[/font][font=&]的最新成果之一。[/font][font=&]半导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。此外，半导体激[/font][font=&]光器采用低电压恒流供电方式，电源故障率低、使用安全，维修成本低。目前，半导体激光[/font][font=&]器的使用数量居所有激光器之首，某些重要的应用领域，过去常用的其他激光器，已逐渐被[/font][font=&]半导体激光器所取代。此外，半导体激光器品种繁多，既有波长较长的红外、红光，也有波[/font][font=&]长较短的绿光、蓝光，可以利用这些优势拓展激光粒度仪的测量范围， 提高测量精度。[/font][font=&]早期的半导体激光器激光性能受温度影响大，光束的发散角也大( 一般在几度到 20 度之[/font][font=&]间 )，所以在方向性、单色性和相干性等方面的性能并不理想。但随着科学技术的迅速发展，[/font][font=&]目前半导体激光器的的性能已经达到很高水平，光束质量也有了很大提高，因此世界上大多[/font][font=&]数品牌的激光粒度仪都使用半导体激光器做为光源，半导体激光器用作激光粒度仪的光源时，[/font][font=&]在控制电路上须采取恒流和恒温措施，以保证输出功率的稳定。[/font]
半导体致冷--珀尔帖效应(全解析)整理：nemoium1. 珀尔帖效应 图(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Peltier effect.http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061047_292770_1786353_3.gif图1 对帕尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。 1837年，俄国物理学家愣次（Lenz，1804～1865）发现，电流的方向决定了吸收还是产生热量，发热（制冷）量的多少与电流的大小成正比，比例系数称为“帕尔帖系数”。 Q=л·I=a·Tc·I，其中л=a·Tc 式中：Q——放热或吸热功率 π——比例系数，称为珀尔帖系数 I——工作电流 a——温差电动势率 Tc——冷接点温度2.半导体致冷器件结构和原理 致冷器的名称相当多，如 Peltier cooler、thermoelectric、thermoelectric cooler (简称 T.E 或 T.E.C)、thermoelectric module，另外又称为热帮浦 (heat pump)。 致冷器是由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其它金属导体，最后由两片陶瓷片像夹心饼干一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如下图2和3所示，看起来像三明治。 一个实际的TEC器件如图2http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061052_292775_1786353_3.gif图2其内部结构如下图3http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061047_292769_1786353_3.gif图3内部实物图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105070924_292991_1786353_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105070924_292992_1786353_3.jpg 其工作原理是由直流电源提供电子流所需的能量，通上电源后，电子负极(-)出发，首先经过P型半导体，于此吸热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模块，就有热量由一边被送到令外一边造成温差而形成冷热端。冷热端分别由两片陶瓷片所构成，冷端要接热源。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061047_292771_1786353_3.gif 图4http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061056_292776_1786353_3.jpg图5http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105070925_292994_1786353_3.gif 图6一个演示flash，点击start开始。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201105061134225660_01_0_3.swf3.应用http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061057_292778_1786353_3.jpg、图7http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105070926_292996_1786353_3.jpg4. 应用TEC器件温度控制一个温度控制原理图如图8：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061047_292768_1786353_3.gif图8TEC的功能实现取决于供电电流的方向，通过改变电流方向实现制热或者制冷。TEC的控制也比较简单，已经有专门的驱动IC，比如MAX1968原理图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105061103_292779_1786353_3.gif 图9半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：1、 不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。2、 半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。3、 半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。4、 半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。6、 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。
[align=center][size=18px][color=#990000]TEC温控器：半导体制冷片新型超高精度温度程序PID控制器[/color][/size][/align][align=center][color=#666666]TEC Thermostat: A New Type of Ultra-high Precision Temperature Program PID Controller for Semiconductor Refrigerator[/color][/align][color=#990000]摘要：针对目前国内外市场上TEC温控器控温精度差、无法进行程序控温、电流换向模块体积大以及造价高的现状，本文介绍了低成本的超高精度PID控制器。24位模数采集保证了数据采集的超高精度，正反双向控制功能及其小体积大功率电流换向模块可用于半导体制冷、液体加热制冷循环器和真空压力的正反向控制，程序控制功能可实现按照设定曲线进行准确控制，可进行PID参数自整定并可存储多组PID参数。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000]一、TEC温控器国内外现状[/color][/size]半导体致冷片（Thermo Electric Cooler）是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的一种片状器件，可通过改变电流方向来实现加热和制冷，在室温附近的温度范围内可作为冷源和热源使用，是目前温度控制精度最高的一种温控器件。在采用半导体制冷片进行控温时，需配合温度传感器、控制器和驱动电源一起使用，它们的选择决定了控温效果和成本。温度传感器可根据精度要求选择热电偶和热电阻传感器，控制器也是如此，但在高精度控制和电源换向模块方面，国内外TEC温控器普遍存在以下问题：（1）目前市场上二千元人民币以下的国内外温控器，普遍特征是数据采集精度不高，大多是12位模数转换，无法充分发挥TEC的加热制冷优势，无法满足高精度温度控制要求。（2）绝大多数低价的TEC温控器基本都没有程序控制功能，只能用于定点控制，无法进行程序升温。（3）极个别厂家具有高精度24位采集精度的TEC温控器，但没有相应的配套软件，用户只能手动面板操作，复杂操作要求的计算机通讯需要用户自己编程，使用门槛较高，而且价格普遍很高。（4）目前国内外在TEC控温上的另一个严重问题是电源驱动模块。在具有加热制冷功能的高档温控器中，TEC控温是配套使用了4个固态继电器进行电流换向，如果再考虑用于固态继电器的散热组件，这使得仅一个电流换向模块往往就会占用较大体积，且同时增加成本。[size=18px][color=#990000]二、国产24位高精度可编程TEC温控器[/color][/size]为充分发挥TEC制冷片的强大功能，并解决上述TEC温控器中存在的问题，控制器的数据采集至少需要16位以上的模数转换器，而且具有编程功能。目前我们已经开发出VPC-2021系列24位高精度可编程通用性PID控制器，如图1所示。此系列PID控制器功能十分强大，配套小体积大功率的电流换向器，可以完全可以满足TEC制冷片的各种应用场合，且性价比非常高。[align=center][color=#990000][img=TEC温控器,650,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112232210356263_6759_3384_3.png!w650x338.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 国产VPC-2021系列可编程PID温度控制器[/color][/align]VPC-2021系列控制器主要性能指标如下：（1）精度：24位A/D，16位D/A。（2）多通道：独立1通道或2通道。可实现双传感器同时测量及控制。（3）多种输出参数：47种（热电偶、热电阻、直流电压）输入信号，可实现不同参量的同时测试、显示和控制。（4）多功能：正向、反向、正反双向控制、加热/制冷控制。（5）PID程序控制：改进型PID算法，支持PV微分和微分先行控制。可存储20组分组PID，支持20条程序曲线（每条50段）。（6）通讯：两线制RS485，标准MODBUSRTU 通讯协议。（7）软件：通过软件计算机可实现对控制器的操作和数据采集存储。可选各种功率大小的集成式电流换向模块，只需一个模块就可以完成控制电流的自动换向，减小体积和降低成本。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
半导体恒温器中配件比较多，除了压缩机、换热器、蒸发器、膨胀阀等主要配件之外，储液器、油气分离器、干燥过滤器等也是比较重要的，那么，这三种配件在半导体恒温器众的作用有哪些呢？ 油气分离器安装在压缩机和冷凝器之间，压缩机的排气是制冷剂和润滑油的混合气体，通过油分离器的较大的腔体减速，雾状的油就会聚集在冲击的表面上，当聚集成较大的油滴后，流向油分离器的底部，并通过回油装置返回压缩机。 半导体恒温器的过滤器的作用是为了防止制冷剂里含有水分或由于不可减少的元素等原因使系统里进入水分，当从冷凝器出来的高温液体进入膨胀阀后，液体的温度会大幅度的下降，一般都在零度以下，这时如果系统里含有水分的话，由于膨胀阀通过的截面很小，就会易出现冰堵的现象，影响系统的正常的运行。 制冷系统中的高压储液器（也称储液筒）是装在冷凝器和膨胀阀之间的，它的功能可归纳为以几个方面，储存冷凝器的凝液，避免凝液在冷凝器中积存过多而使传热面积变小，影响冷凝器的传热效果，在蒸发负荷增大时，供应量也增大，由储液器的存液补给；负荷变小时，需要液量也变小，多余的液体储存在储液罐里。因为出液管是插在液面下，故可防止高压侧的蒸汽和不凝性的气体进入低压侧。同时，储液器也起到过滤和消音的作用，储液器的形式有多种，有单向和双向之分；有一出口和两出口之分；有立式和卧式之分。 半导体恒温器是目前半导体行业制冷加热控温要求中使用比较多的设备，性能的要求不言而喻，所以，建议向专业厂家购买。
中国科技网讯 据物理学家组织网9月12日（北京时间）报道，由多伦多大学物理学家领导的国际研究小组利用透明胶带首次在半导体内诱发出了高温超导现象。这一方法为研制可用于量子计算机和提升能效的新型设备铺平了道路。相关论文发表在9月11日出版的《自然—通讯》杂志上。 高温超导是一种物理现象，通常指一些具有比其他超导物质更高临界温度的物质在液氮环境下产生的超导现象。而高温超导体是指无需加热就能够在液氮温度下导电且不会损失能量的材料，其通常也指在液氮温度以上超导的材料。它们目前被用于低损耗输电，并可作为量子计算机等下一代设备的基础构件。 人们在1911年发现超导体的时候，就被其奇特的性质，即零电阻、反磁性和量子隧道效应所吸引。但在此后长达75年的时间内，所有已发现的超导体都只能在极低的温度下才显示超导。另外，只有特定的铁化合物和铜氧化物才显示出高温超导特性，但铜氧化物却具有完全不同的结构以及复杂的化学组成，使其无法与一般的半导体相结合，因此这种化合物的实际应用也深受限制，而探索它们所能产生的新效应也变得尤为重要。例如，观察材料的邻近效应，即一种材料中的超导性会引发其他邻近的普通半导体也能产生超导现象。由于基本的量子力学要求两种材料要进行近乎完美的接触，因此上述情况很难发生。 研究小组负责人、该校的物理学家肯尼斯·博奇谈道：“通常情况下，半导体和超导体之间的交界面材料需经过复杂的生长过程才能形成，制造的工具也要比人的头发更为精细。而这个界面正是此次试验中透明胶带的附着地。”研究团队使用了透明胶带和玻璃载片来放置高温超导体，使其接近一种特殊类型的半导体——拓扑绝缘体。拓扑绝缘体能像大部分的半导体一样，其表面十分具有金属质感，允许电荷移动。这是因为在拓扑绝缘体的内部，电子能带结构和常规的绝缘体相似，其费米能级位于导带和价带之间。而在拓扑绝缘体的表面存在一些特殊的量子态，这些量子态位于块体能带结构的带隙之中，从而允许导电。因此也在这种新奇的半导体内首次诱发了高温超导现象。（记者 张巍巍） 总编辑圈点： 透明胶带和高温超导，这两个看似风牛马不相及的东西，却神奇地联系到了一起，让我们不得不惊叹科学家的非凡想像力。超导技术作为21世纪的宠儿，其发展、应用和普及将在世界能源方面发挥不朽的作用，将为世界免去大量不必要的边缘耗散。如果这些能量被合理利用，对人类的发展不可谓不大。超导材料的普及必将是一场材料大革命，其意义并不会亚于其他科技革命。而文中所述的研究发现，或将超导材料的应用普及引入“快车道”。 《科技日报》（2012-9-13 一版）
半导体制冷片也叫热电制冷片，是一种热泵，是利用半导体材料的Peltier效应。当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术,其特点是无运动部件, 应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体制冷的方式来解决LED照明系统的散热问题，具有很高的实用价值。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LCMS[/color][/url]进样器也用到半导体制冷。在原理上，半导体的制冷片只能算是一个热传递的工具，虽然制冷片会主动为芯片散热，但依然要将热端的高于芯片的发热量散发掉。在制冷片工作期间，只要冷热端出现温差，热量便不断地通过晶格的传递，将热量移动到热端并通过散热设备散发出去。因此，制冷片对于芯片来说是主动制冷的装置，而对于整个系统来说，只能算是主动的导热装置， 风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热，通常热端的温度在没有散热装置的时候会达到100度左右，极易超过制冷片的承受极限，而且半导体制冷效率的关键就是要尽快降低热端温度以增大两端温差，提高制冷效果，因此在热端采用大型的散热片以及主动的散热风扇将有助于散热系统的优良工作。在正常使用情况下，冷热端的温差将保持在40～65度之间。
半导体照明是固态冷光源，它具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、寿命长等优点。与传统的白炽灯、荧光灯相比。同样亮度下可节电达80%以上，而寿命却达到普通白炽灯的100倍。以每天使用6个小时计算，一个半导体灯正常情况下可以使用50年。统计资料表明，我国目前每年用于照明的电力接近2500 亿度，若其中1/3采用半导体照明，每年可节电800亿度，相当于三峡电站的年发电量。 半导体照明是绿色照明光源，非常环保。它无频闪，有利于保护视力；它产生的光谱中没有紫外线、红外线，没有热量和辐射，不会产生过多的光污染；由于寿命长，可节约生产资源；报废之后，相关配件可以回收利用，不象荧光灯有汞、铅等污染。由于能耗低，半导体还可以和风能、太阳能的使用结合起来，为边远地区送去光明。 此外，半导体灯应用非常灵活，可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品；色彩丰富且控制极为方便，加上时序控制电路就能达到丰富多彩的动态变化效果；光束集中，可以减少眩光，节省遮光设备，同时穿透力强，不易破碎、抗震耐冲击，使用安全性、可靠性非常高。 目前，一些厂家根据市场需求，把ＬＥＤ制成多种模块，可以方便地制出各领域需要的产品。LED应用领域（1）交通信号灯 在我国的大中城市，已经普遍采用ＬＥＤ交通信号灯取代白炽灯交通信号灯，取得很好的效果。ＬＥＤ交通信号灯节能省电、亮度高、色彩纯正，接近平行光束，不易造成假显示，使用寿命长，灯具造型美观，是交通信号照明的发展和推广方向[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/03/200903200026_139532_1634653_3.jpg[/img]
半导体芯片高低温测试机在运行的过程中，每个配件的性能都是很关键的，无锡冠亚的半导体芯片高低温测试机中真空泵一旦发生故障的话，就需要及时维修以及保养，这些都是不可少的。 半导体芯片高低温测试机真空泵完好标准是机体整洁，零部件完整齐全，质量符合要求。真空表、电流表等仪表齐全、灵敏、准确，并有定期检验标志。基础稳固可靠，地脚螺栓和各部螺栓连接紧固、齐整，丝扣外露长度符合规定。管线、阀门等安装合理，标志分明，符合要求。各零部件的安装间隙应达到规定要求。半导体芯片高低温测试机真空泵运行性能要求要注意半导体芯片高低温测试机的润滑良好，油质符合要求，实行“五定”，设备运转平稳无杂音，其振动和噪声不应超过有关规定，设备负荷运转时，温度、压力、流量、电流等参数应符合相关标准。 半导体芯片高低温测试机真空泵设备及环境要求需要注意泵体清洁，外表无尘灰、油垢。基础底座表面及周围无积水、废液及其他杂物等。阀门及管件接头等处不得有泄漏。填料密封处泄漏不超过规定。 半导体芯片高低温测试机真空泵日常维护需要注意半导体芯片高低温测试机周围环境应保持清洁、干燥，通风良好，检查冷却水路是否畅通，检查各润滑部位的润滑油是否符合规定。每班必须检查各部紧固螺栓，不得有松动现象，经常检查真空罐中的液位是否正常有效，并进行必要紧固。随时检查真空表、电流表的读数是否正常。随时注意观察半导体芯片高低温测试机运转有无异常声响或振动，必要时可报告有关部门进行状态。操作人员必须严格按《操作规程》进行操作，巡回检查发现问题必须及时处理。 半导体芯片高低温测试机中真空泵的故障解决也是影响整个半导体芯片高低温测试机运行的效果的，以及后期真空泵的保养也是很重要的，这些都是不可忽视的，望悉知。
[color=#000099][size=14px]摘要：针对目前TEC半导体制冷器温控装置对高精度、模块化、可编程和远程控制等方面的技术需求，本文提出了一种高性价比的解决方案。解决方案的具体内容是采用模块式结构，以24位AD和16位DA超高精度PID控制器作为基础单元，采用分立模块式电源驱动器。此解决方案可根据不同应用场景选择不同功率的电源驱动器，配合带有通讯功能的PID控制器可实现灵活的组合和应用，并配合随机软件可以方便快捷的进行可编程温度控制。[/size][size=18px][b]一、问题的提出[/b][/size][/color][size=14px] TEC半导体致冷器（Thermo Electric Cooler）是一种利用半导体材料的珀尔帖效应制成的可在-60~100℃范围实现制冷和加热功能的器件。在TEC的具体控温应用中，目前普遍采用了两种形式的温度控制装置：[/size][size=14px] （1）采用专用TEC控制芯片加外围电路的定点温控模块或温控器。这种TEC温控器的功能非常有限，无论在控制精度和加热制冷功率都比较低，而且无法满足可编程的程序自动控制，很多不具备PID参数自整定功能，但优势是价格低廉。[/size][size=14px] （2）采用具有正反作用（加热和制冷）功能的通用型PID控制器，结合电源驱动器，构成的TEC温度控制仪器。尽管这些价格昂贵的TEC控制仪器具有可编程和PID参数自整定的强大功能，但这些通用型PID控制器的AD和DA位数普遍偏低，大多为12和14位，极少有16位和24位，而且基本没有配套的计算机控制软件，很多程序控制还需要软件编写才能实施。[/size][size=14px] 目前TEC温控系统的应用十分广泛，所以对TEC温控系统普遍有以下几方面的要求：[/size][size=14px] （1）具有较高的控制精度，AD位数最好是24位，DA位数为16位，并采用双精度浮点运算和最小输出百分比可以达到0.01%。[/size][size=14px] （2）可编程程序控制功能，除了任意设定点温度控制之外，还需具备可按照设定折线和冷热周期变化进行控制的功能。[/size][size=14px] （3）模块式结构，即PID控制器与电源驱动器是分立结构。这样即可用超高精度PID控制器作为基本配置，根据不同的制冷/加热对象选配不同功率的电源驱动器，由此使得TEC温控系统的搭建更合理、便捷和高性价比。[/size][size=14px] （4）具有功能强大的随机软件，通过随机软件在计算机上实现温度变化程序设定，并对温度变化过程进行采集、显示、记录和存储。[/size][size=14px] （5）具有与上位机通讯功能，通讯采用标准协议，上位机可与之通讯并对TEC温控仪进行访问和远程控制。[/size][size=14px] 针对上述对TEC温控装置的技术要求，本文提出了一种高性价比的解决方案。解决方案的具体内容是采用模块式结构，以24位AD和16位DA超高精度PID控制器作为基础单元，采用分立模块式电源驱动器。此解决方案可根据不同应用场景选择不同功率的电源驱动器，配合PID控制器可实现灵活的组合和应用，并配合随机软件可以方便快捷的进行可编程温度控制。[/size][b][size=18px][color=#000099]二、解决方案[/color][/size][/b][size=14px] 解决方案的技术路线是采用模块式结构，即将PID控制器与电源驱动器拆分为独立结构，以超高精度PID控制器作为基础单元，电源驱动器可根据实际应用场景的功率要求进行选择。解决方案的结构如图1所示。[/size][align=center][size=14px][color=#000099][b][img=分立式TEC半导体制冷器多功能控制装置解决方案结构示意图,600,442]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211231152472194_9272_3221506_3.jpg!w690x509.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#000099][b]图1 分立式TEC半导体制冷器多功能控制装置解决方案结构示意图[/b][/color][/align][size=14px] 如图1所示，解决方案描述了一个典型TEC制冷器温度控制系统的整体结构。整体结构有三部分组成，分别是PID控制器、电源驱动器和TEC模组。此整体结构结合温度传感器和外置直流电源组成闭环控制回路，可实现TEC模组温度快速和高精度的程序控制。三部分具体描述如下：[/size][size=14px] （1）超高精度PID控制器：此PID控制器是一台具有分程控制功能的超高精度过程调节器，分程功能可实现不能区间的控制，自然可以实现TEC模组制冷/加热的分程控制。此控制器采用了24位AD和16位DA，是目前国际上精度最篙的工业用PID控制器，特别是采用了双精度浮点运算，使得最小输出百分比可以达到0.01%，这非常适用于超高精度的控制。另外此控制器具有无超调PID控制和PID参数自整定功能，并具有标准的MODBUS通讯协议。控制器自带控制软件，计算机可通过软件进行各种参数和控制程序设置，可显示和存储整个控制过程的设定、测量和输出三个参数的变化曲线。[/size][size=14px] （2）电源驱动器：电源驱动器作为TEC模组的驱动装置，可根据PID控制信号自动进行制冷和加热功能切换，具有一系列不同的功率可供选择，基本可满足任何TEC模组功率的需要。[/size][size=14px] （3）TEC模组：TEC模组是具体的制冷加热执行机构，可根据实际对象进行TEC片的串联或并联组合。TEC模组还包括风冷或水冷套件以及温度传感器，温度传感器可根据实际控制精度和响应速度要求选择热电偶、铂电阻或热敏电阻。[/size][size=14px] 总之，本文所述的解决方案极大便利了各种TEC半导体致冷器自动温度控制应用，既能保证温度控制的高精度，又能提供使用的灵活性和便捷性，关键是此解决方案具有很高的性价比。[/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px][/size][size=14px][/size]
图解半导体制程概论来自：《电子技术应用》博客 作者：光子http://blog.chinaaet.com/detail/17334.html介绍：基本介绍了所有的电子元器件的工作原理和工作特性。对电路的理解非常有帮助。 【半导体】具有处于如铜或铁等容易导电的【导体】、与如橡胶或玻璃等不导电的【绝缘体】中间的电阻系数、该电阻比会受到下列的因素而变化。如： 杂质的添加·温度 光的照射·原子结合的缺陷 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9058894285301.jpg █ 半导体的材料 硅(Si)与锗(Ge)为众所周知的半导体材料.这些无素属于元素周期素中的第IV族,其最外壳(最外层的轨道)具有四个电子.半导体除以硅与锗的单一元素构成之处,也广泛使用两种以上之元素的化合物半导体. ●硅、锗半导体 （Si、Ge Semiconductor) 单结晶的硅、其各个原子与所邻接的原子共价电子（共有结合、共有化）且排列得井井有条。利用如此的单结晶，就可产生微观性的量子力学效果，而构成半导体器件。 ●化合物半导体 (Compound Semiconductor) 除硅（Si)之外，第III族与第V族的元素化合物，或者与第IV族元素组成的化合物也可用于半导体材料。 例如，GaAs（砷化镓）、 Gap（磷化砷）、 AlGaAs（砷化镓铝）、 GaN（氮化镓） SiC（碳化硅） SiGe（锗化硅）等均是由2个以上元素所构成的半导体。 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9059051067700.jpg http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9059206133119.jpg http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9059290682905.jpg █ 本征半导体与自由电子及空穴 我们将第IV族（最外层轨道有四个电子）的元素（Si、Ge等），以及和第IV族等价的化合物（GaAs、GaN等），且掺杂极少杂质的半导体的结晶，称之为本征半导体（intrinsic semiconductor）。 ●本征半导体（intrinsic semiconductor） 当温度十分低的时候，在其原子的最外侧的轨道上的电子（束缚电子（bound electrons）用于结合所邻接的原子，因此在本征半导体内几乎没有自由载子，所以本征半导体具有高电阻比。 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9059490838355.jpg ●自由电子（free electrons） 束缚电子若以热或光加以激发时就成为自由电子，其可在结晶内自由移动。 ●空穴（hole） 在束缚电子成为自由电子后而缺少电子的地方，就有电子从邻接的Si原子移动过来，同时在邻接的Si原子新发生缺少电子的地方，就会有电子从其所邻接的Si原子移动过来。在这种情况下，其与自由电子相异，即以逐次移动在一个邻接原子间。缺少电子地方的移动，刚好同肯有正电荷的粒子以反方向作移动的动作，并且产生具有正电荷载子（空穴）的效力。 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9059632324179.jpg █ 添加掺杂物质的逆流地导体与电子及空穴 将第V族的元素（最外层的轨道有五个电子）添加在第IV族的元素的结晶，即会形成1个自由电子且成为N型半导体。 将第Ⅲ族的元素（最外层的轨道有三个电子）添加在第IV族的元素的结晶，即会产生缺少一个电子的地方且成为P型半导体。 ●N型半导体（N type Semiconductor） N型半导体中，自由电子电成为电流的主流（多数载了），并将产生自由电子的原子，称为“施体（donor）“。施体将带正电而成为固定电荷。不过也会存在极少的空穴（少数载子）。 作为N型掺杂物质使用的元素有：P 磷；As 砷；sb 锑 ●P型半导体（P type Semiconductor） 在P型半导体中，空穴成为电流的主流（多数载子），并将产生空穴的原子，称为“受体（acceptor）”。受体将带负电而成为固定电荷。不过也会存在极少的自由电子（少数载子）。 作为P型掺杂物质使用的元素有：B 硼；in 锌 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9059887851531.jpg http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9059983012447.jpg █ 漂移电流及扩散电流 流动于半导体体中的电流有两种：漂移电流与扩散电流。MOS型半导体中漂移电流起着很重要的作用，而双极型半导体中扩散电流的作用很重要。 ●漂移电流（drift current） 与电阻体（哭）相同，由于外加电压所产生的电场，因电子和空穴的电性相吸引而流动所产生的电流。场效应管（FET）内流动的电流称为漂移电流。 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9060152592260.jpg ●扩散电流（diffusion current） 将P型半导体与N型半导体接合且加电压。如电子从N型半导体注入到P型半导体，而空穴从P型半导体注入到N型半导体，即电子和空穴因热运动而平均地从密度浓密的注入处移动到密度稀薄的地方。以这样的结构所流动的电流称为扩散电流。在双极性（双载子）晶体管或PN接合二极管，扩散电流为主体。 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9060288624919.jpg █ PN接合和势垒 在接合前，由于P型半导体存在与受体（负离子化原子）同数的空穴，而N型半导体存在与施体（正离子化原子）同数的电子，并在电性上成为电中性。将这样的P型半导体和N型半导体接合就会产生势垒。 ●接合前为中性状态 接合前，在P型半导体存在着与受体（负离子化原子）同数的空穴，而N型半导体即存在着与施体（正离子化原子）同数的电子，并在电性上成为电中性。 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9060451806881.jpg ●空乏层与势垒（depletion layer＆potential barrier） 将P型与N型半导体接合时，由于P型与N型范围的空穴及电子就相互开始向对方散。因此在接合处附近，电子和空穴再接合后就仅剩下不能移动的受体与施体。该层称为“空乏层”。由于该空乏层会在PN接合部会产生能差，故将该能差称为“势垒”。 http://files.chinaaet.com/images/2011/03/05/9062912097902.jpg █ PN接合面的电压及电流特性 如外加电压到PN接合处，使电流按照外加电压的方向（正负极）流通或不流通。这是二极管基本特性。 ●外加正相电压到PN接合面 从外部在减弱扩散电位的方向（正极在P型而负极在N型）外加电压时，PN接合面的势垒就被破坏了，空穴流从P型半导体注入N型半导体，电子流则从N型半导体注入P型半导体，而扩散电流得以继续流动。电流流动的方向就称为“正向”。 http://files.china
为什么要检测半导体材料呢？因为在大部分电器的电路板上都存在半导体材料，他们在使用过程中都会发生老化，为了解其使用周期，厂家会使用[url=http://www.linpin.com/][b]老化试验箱[/b][/url]进行检测，以延缓老化的周期。 首先，我们要明确测试半导体材料的真正含义：在一般情况下，半导体电导率随温度的提升而提升，恰好与金属导体相反。通常测试半导体材料时，需要使用到昂贵的高速自动设备，然后使其在电性能条件下可调的测试台上进行测试。若是大于标称性能范围，可以进行功能(逻辑)和参数(速度)测试，此时，信号升降、时间等参数能够达到皮秒级。当可控测试环境中只有一个设备作为电负载时，信号转换很快，能够测量到设备的真实参数。[align=center][img=,348,348]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206091615019967_7392_1037_3.jpg!w348x348.jpg[/img][/align] 但在进行老化测试时，需要考虑到产品的产量和同时测试多个设备。我们可以在大型印刷电路板上安装多个设备，这种大型印刷电路板称为老化板，这些设备在老化板上并联在一起。由于老化板上安装的设备较多，进行老化测试时，容性和感性负载会给速度测试带来阻碍。所以我们通常不能用老化来测试所有的功能。只能在某些情况下，使用老化试验箱特殊的系统设计技术来测试老化环境下的速度性能。 老化试验箱进行的老化试验可以指的任意一方面，无论是每一件器件还是所有的器件都可以进行，但使用这一方法需要减少老化板的密度，当密度降低就会减少产量。 对于使用老化试验箱对半导体进行测试是必不可少的，因为他不仅能测试其性能参数，更重要的是它能检验其产品质量，保障设备质量，为设备的出厂报价护航。
图森的半导体制冷CCD又添新成员， TCC-3.3ICE-N是一款能拍摄330万像素的半导体制冷CCD相机，有了它，你可以轻松的拍摄各种荧光、微弱发光照片。一如图森的其它科学级数字相机，TCC-3.3ICE-N给人的第一感觉是专业、美观、时尚，代表了图森产品由内到外精益求精的一贯品质。TCC-3.3ICE-N采用Peltier半导体制冷，将CCD芯片的工作温度控制在零下30摄氏度，从而获得高品质的信噪比。 1/1.8英寸的CCD芯片满足科研级用户对图像色彩还原最苛刻的出版级要求， USB2.0保证了在2048X1536像素分辨率下5帧每秒的高速传输。忘了那些昂贵的进口冷CCD数字相机吧！ [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/11/200811281805_120892_1604632_3.jpg[/img]
半导体探测器（semiconductor detector）是以半导体材料为探测介质的辐射探测器。最通用的半导体材料是锗和硅，其基本原理与气体电离室相类似。半导体探测器发现较晚，1949年麦凯（K.G.McKay）首次用α 射线照射PN结二极管观察到输出信号。5O年代初由于晶体管问世后，晶体管电子学的发展促进了半导体技术的发展。半导体探测器有两个电极，加有一定的偏压。当入射粒子进入半导体探测器的灵敏区时，即产生电子-空穴对。在两极加上电压后，电荷载流子就向两极作漂移运动﹐收集电极上会感应出电荷，从而在外电路形成信号脉冲。但在半导体探测器中，入射粒子产生一个电子－空穴对所需消耗的平均能量为气体电离室产生一个离子对所需消耗的十分之一左右，因此半导体探测器比闪烁计数器和气体电离探测器的能量分辨率好得多。半导体探测器的灵敏区应是接近理想的半导体材料，而实际上一般的半导体材料都有较高的杂质浓度，必须对杂质进行补偿或提高半导体单晶的纯度。通常使用的半导体探测器主要有结型、面垒型、锂漂移型和高纯锗等几种类型（下图由左至右）。金硅面垒型探测器1958年首次出现，锂漂移型探测器60年代初研制成功，同轴型高纯锗(HPGe)探测器和高阻硅探测器等主要用于能量测量和时间的探测器陆续投入使用，半导体探测器得到迅速的发展和广泛应用。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912291643_192752_1615922_3.jpg[/img]
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