半导体制冷技术的历史

1834年，法国物理学家珀尔帖在铜线两端各接一根铋线，然后将两根铋线分别接在DC电源的正负极上。通电后，他惊讶地发现一个接头变热，另一个接头变冷。这种现象后来被称为“珀尔帖效应”。“珀耳帖效应”的物理原理是电荷载流子在导体中运动形成电流。因为电荷载流子在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级运动到低能级时，就会释放出多余的热量。反之，则需要从外界吸收热量(即表现为制冷)。

因此，“半导体制冷”的效果主要取决于电荷载流子在其中运动的两种材料之间的能级差，即热电势差。纯金属具有良好的导电性和导热性，但制冷效率极低(小于1%)。半导体材料具有极高的热电势，可以成功地用作小型热电制冷器。但当时由于使用的金属材料热电性能差，能量转换效率很低，热电效应在实质上没有得到应用。直到20世纪50年代，苏联科学院半导体研究所的柳飞院士对半导体做了大量的研究，发表了1945之前的研究成果，表明碲化铋化合物固溶体具有良好的制冷效果。这是最早也是最重要的热电半导体材料，至今仍是温差制冷中半导体材料的主要成分。约菲理论付诸实践后，许多学者对其进行了研究，直到20世纪60年代半导体制冷材料的优值系数达到相当水平，才得到广泛应用。80年代以后，半导体热电制冷的性能有了很大的提高，热电制冷的应用领域得到了进一步的发展。