摘 要： 基于帕尔贴效应的便携式制冷箱是一种应用半导体制冷技术的新型制冷箱。本文首先介绍了帕尔贴原理及其他相关原理，即通过改变流过制冷箱的电流方向来实现加热和制冷的转换。其次对制冷箱制作与应用提出许多关键问题，简述利用帕尔贴效应制作的便携式制冷箱的优缺点，并对制冷箱的目前现状与未来发展前景趋势进行分析。
关键词： 帕尔贴效应;温度控制;便携冰箱
关于冰箱的发展史，古人类很早就懂得低温贮藏食物，后来到中世纪，冰箱已有雏形。最初的制冷剂，大多都是像醚、氨等易燃易爆炸的物品。到1931年，氟利昂研制成功，但人们后来发现它会破坏大气臭氧层，就意识到不能长久依靠制冷剂作为冰箱的主要制冷方式。而该半导体便携式制冷箱，主要利用的就是应用帕尔贴效应的半导体制冷方式，通过PN型半导体产生帕尔贴效应来实现制冷。这样制冷箱不仅提高了其制冷效率，同时还具有体积小，足够便携，使用寿命长，没有环境污染等优点，对我国冰箱未来发展有很大价值性。
1 原理
半导体制冷工作原理。半导体制冷是利用半导体材料，在通有直流电流时会产生降温的作用，即半导体的两端可以实现一端制冷，一段端热的效应。[1]而且，半导体能够高效率的转换能量。
1.1 帕尔贴效应
当有直流电流通过半导体时，会产生一定的热量。而且产生的热量与时间和电流密度有关。把一只N型半导体元件和一只P型半导体元件联结成热电偶，接头处就会产生温差和热量的转移。[2]
1.2 塞贝克效应
当有多种金属在同一闭合回路里的时候，如果金属与金属之间发生接触，就会产生一定的电势差。当两节点之间的温度在一定范围内，回路产生的电动势与热冷两端的温差成正比。[3]
1.3 汤姆逊效应
当回路中的金属的两端温度不相同时，温度较大处的电子自由运动从而产生一定的电势差。且所产生的电势差大小与金属的材料以及内部分布均有关。
1.4 焦耳效应
回路中，半导体产生的热量与电流时间相关。
1.5 傅立叶效应
在一闭合回路中，金属导热率与时间和截面面积有关。半导体的载流子对热导率的贡献很小。[4]
2 关键问题
基于帕尔贴效应的便携式制冷箱最突出的问题就是制冷工作的效率不高，温度不够低，散热方式不够强劲。到目前为止，适用于低温制冷的半导体材料的种类并不是十分多，其中，我国的一些P型和N型的半导体都是合适的材料。把这两种半导体材料链接成电偶对，对其施加外部的直流电流就可以转移能量。为了更好的加强散热过程，热端散热器选用铝制的翅型片做散热器。铝制品质量小，安装在制冷箱中便于携带。并且半导体制冷的成本要比以往市场中制冷设备的成本和技术要低，
3 半导体制冷箱的发展
3.1 半导体制冷箱优势及目前现状
3.1.1 半导体制冷的简述
（1）半导体制冷是一种还没有被普及的新型技术，比起以往利用化学物质去制冷，P-N型半导体在制冷方面有着极大的优势。它不需要制冷剂，便可以一直工作，并且半导体在制冷过程中没有噪音，没有震动，寿命很长。
（2）半导体制冷技术拥有两种功能，既能够制冷同时还能够制热，也就是说我们只需使用一个片件便能代替彼此分立的加热和制冷系统。
（3）半导体制冷片是可以将电能转换成其他形式能的物件，通以一定大小的直流电流，便可以对其改变温度的准确性进行调控。
（4）半导体的制冷后，温度有极大的跨度。
3.1.2 目前现状
自上个世纪60年代我国就已经开始对半导体技术进行了研究，在多年研究后，我国对于半导体制冷技术等方面的研究已经取得了很大的突破。但仍然存在很多问题，比如我们如何经过改变半导体制冷器中制冷片的一些特性从而能够增加其制冷的效率，如何选取半导体的制冷片元件和改进工艺条件能够实现降低其成本，如何能够强化散热等问题。我们仍然需要进一步的研究和探讨。
3.2 半导体制冷应用前景
近些年来，我国逐渐跨越了冰箱行业在制冷剂和耗能等方面的技术门槛。由于产品的不断升级创新一定会引发产业的升级，也将会使冰箱企业的竞争格局的改变提供良机。预计在将来的几十年里，中国冰箱行业依旧会保持着平稳的增长。并且人们对于这种采用新型制冷方式的便携式冰箱的兴趣越来越大，便携式制冷箱的前景将不可估量。此外随着我国在科学技术等方面的不断发展和进步，我们可以坚信半导体制冷的应用前景一定会更加的广阔。
4 总结
该便携式制冷箱充分利用了帕尔贴效应，在制冷方面比起以往利用化学物质去制冷有着极大的优势。它不需要任何的制冷剂，便可一直工作，同时可以通过控制电流的大小实现对其温度的准确调控。并且在制冷过程中没有噪音，没有震动，寿命很长同时具有方便、易携带的优点。但是由于我国目前在半导体制冷箱的制冷的效率、温度控制系统的改进、制作成本，强化散热等方面还存在问题，仍然需要进一步的研究和探讨。但我相信随着我国科学技术水平的不断提高，半导体制冷箱不断的改进和创新，半导体制冷箱的前景一定会更加广阔，这也将会为我国冰箱产业的创造和升级带来更大的机遇。
参考文献：
[1]唐启见.基于单片机半导体温度控制系统的研究[J].信息记录材料，2018，19（09）：108-109.
[2]申勇.用半导体制冷片为CPU降温[J].承德职业学院学报，2005（04）：73-76.
[3]张洗玉，王旭，陈国庆.基于塞贝克效应的热电转換仪器的研制[J].仪表技术与传感器，2018（04）：32-35.
[4]王怀光，石志勇，王毅，全振中.半导体制冷热力学循环机理研究[J].国外电子测量技术，2013，32（02）：26-28.