半導體制冷器的尺寸小，可以制成體積不到1cm3的制冷器；重量輕，微型制冷器能夠做到只有幾十克甚至數克；無機械傳動部分，工作中無噪音，無液態、氣態工作介質，因而不污染環境，制冷參數不受空間方向以及重力影響，在大的機械過載條件下，能夠正常地工作；通過調節工作電流的大小，可方便調節制冷速率；通過切換電流方向，可使制冷器從制冷狀態轉變為制熱工作狀態；作用速度快，使用壽命長，且易于控制。

半導體制冷模塊單元

半導體材料的帕爾貼效應比金屬材料的帕爾貼強得多。因而，得到實際應用電-熱制冷器件都是半導體制成的。一個電-熱制冷單元就是一個最簡單的制冷器件，它可以用下圖來說明。

半導體制冷單元

它是由n型和p型半導體材料組成的半導體制冷的電偶，電偶之間利用導電的金屬片焊接而成。當直流電從n型半導體流向p型半導體時，則在金屬片2和3上產生吸熱現象，這端就稱為冷端，而在金屬片1和4便產生放熱現象，這端就稱為熱端。如果切換電流方向，冷、熱端就會相互轉換，原來的熱端就變成冷端，原來的冷端就變成熱端。

由于單個電偶產生的電-熱效應較小，實際上都是將若干個電偶串聯、并聯或串并聯，這便構成半導體制冷模塊（帕爾貼模塊）。

制冷模塊的性能參數

制冷模塊的性能參數包括：

最佳工作電流I（A），最佳工作電壓U（V），交流內阻R（Ω），制冷效率n，制冷量Q0（W）和散熱功率Qn（W）。

制冷模塊的結構參數包括，元件尺寸，器件散量，級數，冷端工作面積，熱端散熱面積，外形尺寸，重量，使用壽命，可靠性等。

國內在制冷模塊標準化方面做了不少工作，例如國產CT1型模塊已實現了產品的系列化，共分為14個品種。主要技術性能指標，以達到目前國外市場上同類產品的水平。CT1系列模塊，就其主要特征而言，屬微型半導體制冷器，為陶瓷平板型一級制冷模塊。下表列出了這種制冷模塊的參數。

CT1型制冷模塊參數表

半導體制冷元件的特性參數

表征半導體制冷性能的重要參數是優值系數Z，單位為K^-1，它決定了半導體制冷元件所能達到的最大溫差，也直接影響制冷系數（COP）

式中：Α為溫差電動勢;R為電阻;Kt為總的導熱系數。半導體P2N結點在一定的溫度和電流下，溫差電動勢越大，該結點從周圍介質中吸收的熱量越多，制冷效果就越明顯。電阻則越低越好，否則產生的焦耳熱使制冷效果不明顯，甚至無法產生制冷量。導熱系數也要低，這樣才能在半導體制冷元件冷熱結點之間維持一個大的溫差。本文設計籌建的實驗測量裝置主要用于測量分析Α，R，Kt，Z.

半導體制冷元件特性參數測量方法

利用半導體材料熱電制冷過程電學和熱力學基本公式，代入測得的Η、U、R和I基本物理量，就可以算出半導體制冷元件的特性參數：

制冷元件上的電壓降

輸入功率

冷端產冷量

熱端散熱量

定義制冷系數

需要測得的特性參數是半導體制冷元件的溫差電動勢?。╒?°C-1）、導熱系數K（W?°C-1）和電阻R（8）。這些參數都是溫度的函數，本實驗測量它們在制冷元件冷熱端算術平均溫度Ηm在0～50°C內變化時的值。首先測的是Α和Kt，它們可在同一個測試過程中得到。給電加熱塊通上一定的電流，忽略通過保溫材料的傳熱，將電加熱塊的發熱量看作半導制冷元件的制冷負荷。在調溫用的元件兩電極通上直流電，一方面可調節被測元件的熱端溫度，從而調節被測元件的Ηm從0～50°C變化;另一方面，可以增加冷熱端之間的溫差，減小測溫誤差對測試結果的影響。實驗表明，冷熱端維持的溫差小于15°C時，所得的特性參數有較大的偏差。

測量塞貝克系數時，利用式（2），令I=0，調節加熱塊功率和調溫元件電流，使制冷元件在不同的Ηm下其冷熱端維持一個溫差，同時測出半導體制冷元件的塞貝克電動勢，就可得出不同Ηm下的塞貝克系數。在測量Α的同時，利用式（4），令I=0，根據不同制冷負荷和冷熱端溫差，計算出Kt.

測量元件電阻時，利用式（2）和已測得的塞貝克系數，給被測元件的兩端通上不同電流，同時和上述方法一樣，控制Ηm，測出冷熱端溫度和被測元件電流和兩端電壓，就可得出元件不同Ηm下的電阻值.