热电制冷的原理（二）
（3）汤姆逊效应当电流流过有温度梯度的导体时，在导体和周围环境之间将进行能量的交换，但由于其换热在热电制冷系统中影响较小，故可以忽略不计。（4）焦尔效应导体中通过电流时所产生的热量等于导体电阻R和电流I平方的乘积，即
（5）傅里叶效应经过均匀介质沿某一方向传导的热量与垂直这个方向的面积 A 和该方向的温差Δt成正比，即
式中 k——导热系数（W／（m·℃））；δ——传热方向上材料的厚度（m）。在热电制冷中，由于存在傅里叶效应和焦耳效应，使热量从热节点流向冷节点。二、热电制冷器的结构热电制冷器是由热电（对）堆、冷板和散热器组成。冷板装在电堆的冷端。为了加强热交换，冷板可有不同形式，如肋片式、平板式等。散热器装在电堆的热端，散热形式可有强迫风冷、强迫水冷和自然冷却等。图3所示为热电制冷器的结构示意图。无论采用哪种冷却形式，都必须使冷板、制冷电偶堆和散热器三者之间的连接满足导热和电绝缘的要求。
图3制冷器整体组装有三种方法：黏结法、机械固定法和焊接法。黏结法：一般用环氧树脂黏结。黏结时加一定的压力，使环氧树脂黏结层很薄，可减少热阻。固化后在60～70℃下烘烤。这种方法的缺点是黏结层不易做得很薄，因而增加了热阻。同时，由于环氧树脂与电偶堆热膨胀系数不同，长期冷热交替工作会使树脂黏结层松脱，热量散不出去，烧坏电偶堆。机械固定法：用螺钉将电偶堆、散热器及冷板连在一起。此法在使用维修时较方便，如果在各活动接触面上涂以导热硅脂等，可以提高其导热性能。为了避免从热端经螺钉向冷端传热，螺钉应套胶木套或用尼龙螺钉。焊接法：由于电偶堆与散热器及冷板之间要电绝缘，需采用一种金属化的陶瓷，而且这种陶瓷片的大小与铜连接片相同，并将其两面烧结上金属（如银）层。金属化陶瓷片一面与铜连接片焊接，再焊上半导体元件，另一方面与散热器或冷板相焊接。此方法电绝缘性能好，但增加了金属化陶瓷的工艺。热电制冷电堆是制冷器件的主要组成部分。其元件的尺寸、电偶对数及电堆结构形式（如疏密度）等，都必须经过设计计算和实验才能最后确定。通常一级制冷最大只能得到大约50℃的温差，为了得到较大温差和深度冷却，可采用多级热电制冷。这种多级制冷法在电路连接上有串联、并联和混联三种。串联型如图4所示，显然每一级工作电流相同，级与级之间必须有良好的电绝缘。并联型多级制冷电偶堆如图5所示，其工作特点是工作总电流较大，但级间不必电绝缘。混联型如图6所示。
