半导体制冷及其在物理实验中的应用

半导体制冷是通过空穴和电子在运动中直接传递热量的固体致冷方式.本文通过半导体致冷型恒温量热器和半导体热电特性实验为例,说明在物理实验中应用半导体制冷技术的设计思路及优势.     

激光器件 其他

TN248 2005053347 半导体致冷复合相变硅镜光照热有限元模拟=Finite ele- ment simulating about laser radiation of semiconductor- cooled composite phase change silicon mirrot[刊,中]／刘倚 红(华中科技大学激光技术国家重点实验室．湖北,武汉 (430074)),余文峰…∥激光技术．-2005,29(1)．-9-10,17 为克服高能激光用相变致冷镜两次出光时间间隔长 的缺点,设计了一种新型半导体致冷复合相变硅镜,并采 用ANSYS有限元程度模拟了实心硅镜、相变镜和半导体 致冷镜的光照热行为。由最大温度-时间曲线可知,在净 吸收热量为100W、环境温度为20℃,制冷量为25W时, 半导体致冷复合相变硅镜只需5s就可使镜体的温度和弹 性变形恢复至初始形态。图3表1参4(杨妹清)     

任意循环过程的效率和致冷系数

将任意循环过程的效率η和致冷系数ε，分别与工作在它所经历的最高与最低热源温度之间的可逆卡诺循环的效率ηｃ和致冷系数εｃ比较后可知：尽管对致冷机有与卡诺定理相应的结论，但由热机η得到的其他结论，对致冷机ε却不能相应地成立．虽然ηｃ是一切热机η的上限，但εｃ却是可逆致冷机ε的下限，且εｃ既非不可逆致冷机ε的上限，又非它的下限．     

半导体激光器温度控制的研究

本文研究了半导体激光器的温度特性；提出了半导体激光器的高精度温度控制方法和保证温度信号检测、传输精度的方法；研制了半导体致冷的半导体激光器温度控制系统．     

工作于4.2—1.8K的往复式磁致冷机的致冷量和效率问题

计算了Delpuech和Lacaze等的致冷机(以下简称为D-L致冷机)的致冷功率(作为频率和磁化场的函数),结果与D-L致冷机的实验相符.按照本文提出的方法计算了膜沸腾产生所对应的频率,在四个不同的磁化场条件下所得结果与实验符合较好.进而计算了循环过程的S-T图以及致冷效率.所有计算结果表明,我们将具体问题模型化的手段是合理的.运用这些手段,讨论了采用圆筒式磁元件及采用烧结钆镓石榴石工质的可行性.     

CCD致冷技术在小型光谱仪降噪中的应用

与传统光谱仪相比,小型光谱仪在性能上存在着较大的差距,光度准确度较差、信噪比低等问题限制了其在弱光检测中的应用。分析小型光谱仪的噪声来源及其抑制方法,结合CCD设计了其致冷结构,并采用半导体致冷技术对自行设计的小型光谱仪进行了降噪处理。测量了不同温度下CCD的暗电流,发现致冷对CCD噪声起到很好的抑制作用;在此基础上,参照分光光度计的国家机械行业标准和计量检定规程,测量了致冷条件下小型光谱仪的光度噪声和基线平直度。结果表明：致冷能有效地提高仪器的性能,实验用小型光谱仪的光度噪声为±0.002Abs,基线平直度为±0.004Abs。     

金属比热容测量和温度传感器测试热学实验的对比教学探讨

基于牛顿冷却定律的冷却法测量金属比热容实验是大学物理基础实验中一个重要的传统热学实验项目,而温度传感器测试及半导体致冷控温实验这一较新引入基础课教学的热学实验项目,主要训练学生理解并掌握温度传感器的测温原理及准确标定传感器的温度电压关系.文中对两个实验项目的操作方案的合理性和数据处理过程进行了分析对比及探讨,分析讨论了...     

台式核磁共振仪变温探头系统的研制

变温探头系统是拓展低场强核磁共振仪应用领域的重要部件. 半导体致冷片由于体积小,功耗低,控制方便,广泛应用于各种制冷场合. 本研究利用半导体致冷组件研制的变温探头系统能实现-20 ℃~60 ℃范围变温,相比传统高场强核磁共振波谱仪变温探头系统,结构简单、性价比高. 在NMI20-analyst台式核磁共振仪上应用3.5%的CuSO₄水溶液对本变温系统进行了测试,实验效果能够体现出相应的规律,具有实用价值. 最后对系统与实验结果进行了讨论,给出了改进方案.     

节流过程中的致冷与致热分析

在真实气体物态方程中,压强和体积的修正项导致了节流过程的致冷和致热．通过对范德瓦耳斯方程的分解,从理论上得到了压强的修正项导致气体致冷,体积的修正项导致气体致热的结论．结合节流过程,从实验角度进一步分析了致冷和致热的物理原因．最后,从真实气体分子相互作用势的角度出发,探讨了分子间的吸引作用导致气体致冷的机理．     

致冷机的功－熵关系及其应用

在不同热源情况下，对致冷机应用整个系统熵的变化改写热力学第一定律的形式，得到相应的功－熵关系，并讨论了它的一些简单应用．     

大功率LED温度特性测量仪

用半导体加热/致冷芯片对LED恒温,用贴片式pt100作温度传感器,用具有人眼视觉特性的可见光亮度传感器组成光强探测器,研制了一种大功率LED温度特性测量仪.用该测量仪测量了1W白光LED在恒流和恒压驱动下光强、发光效率等参数的温度特性.实验表明,该测量仪恒温快,测量准确,成本低,操作便捷.     

电动声源热声致冷机声学和计算实例

我们将各种热声致机简化为一包括声学终端在内的声管道系统，并通过实例讨论了致冷机的声学特性，该管道系统与一般声管道不同：１．在热声堆中热波和粘滞波不可不计。２．在热声堆与声管连接时，必需考虑合成波的体积流；而热声堆内只需考虑传播波的体积流。本文对此提出了阻抗连接条件的修正。实例使用电动扬声器为声源，给出了热声行波和驻波致冷的声学计算方法以及它们的声学特性，所用扬声器的标称伏安为１００ＶＡ，可为热声致     

非均匀光斑导致相变镜镜面偏转的研究

 针对高功率激光器中非均匀光斑热致变形导致光轴偏转的问题，提出用相变致冷镜作为腔镜来减小镜面变形峰谷值和角向偏转，在2kW连续二氧化碳激光器上进行了热变形和光束漂移实验。实验表明，与普通实心硅镜相比，相变致冷镜镜面温度分布更均匀，可有效地减小镜面偏转角和光斑中心漂移，提高远场光束质量。     

金刚石紫外发光器件研究进展

蓝光或紫外激光在光电子学和光储存方面有广阔的应用，一直是国际上关注的前沿领域．而金刚石是最好的半导体紫外发光材料．特别是用于高温、高压、高功率、强辐射和强腐蚀环境中更能显示其优越性．目前人们已在实验上用同质外延、异质外延的方法制备了金刚石紫外发光二极管，观察到了较强的紫外光发射．人们尝试用金刚石与其他半导体材料结合的方法，成功地研制出了金刚石紫外发光二极管，开拓了该研究领域最新研究方向．文章对这些金刚石紫外发光器件研究的最新进展进行了评述．     

半导体致冷技术

本文阐述半导体致冷的物理原理以及半导体冰箱的结构、工作原理和应用前景。     

激光致冷(续)

激光偏振梯度致冷是另外一种使中性原子降温的有效方法，而且能使原子温度突破多普勒温度极限。实验上首先由W．D．Phillips领导的研究小组于1988年采用并获得成功，然后Dalibard和Cohen-Tannoudji给予了理论解释。激光偏振梯度致冷原理大致描述如下：     

磁场致冷综述

本文综述了获得极低温的磁场致冷的物理思想和基本原理，包括顺磁盐绝热去磁致冷、核顺磁体绝热去磁致冷、超导体绝热磁化致冷、合金绝热去磁致冷和其它致冷，并估计了磁场致冷获得低温值的下限．     

InSb薄膜的霍尔效应测量

霍尔系数和电阻率随温度变化的测量是近代物理的基本实验之一．通过测量可判断半导体材料的类型，并得到材料的一些重要参数，例如载流子浓度和运尔迁移率等等．在一般的教学实验中常用单晶锗或硅作为样品．随着半导体技术的发展，用外延工艺研制的单晶薄膜材料已成为一种重要的半导体材料．我们得到了几块用这种工艺生长的N型Insb（锑化铝）薄膜材料，测量了它们的合尔系数和电阻率，并求出其载流于浓度和霍尔迁移率．可以看出这种材料的霍尔迁移率比硅和锗材料要大得多．实验中发现个别薄膜材料在低温时的电子霍尔迁移率低于常温时的值，…     

循环磁致冷

物理学的发展对低温条件提出了各种各样的要求,除了更低的温度以外,有时还要求大的致冷功率,或者对致冷空间的磁场以及介质物性作出特定的限制. 本文所要论及的磁致冷方法,自1926年吉奥克和德拜各自独立提出以来,已经发展成为一项获得1K以下温度的标准技术.然而由于某些技术上的困难,长期以来绝热退磁只是“一次性”的致冷手段,因而限制了它的应用范围.虽然在五十年代希尔等制成了一合利用超导热开关在1K以下连续工作的磁致冷机,但由于在效率、致冷功率等方面竞争不过稀释致冷机[1],因而未能得到推广发展. 广义的循环磁致冷不仅仪限于IK以…     

掺杂半导体扫描电镜二次电子像

综述了用扫描电镜的二次电子像获得掺杂半导体衬度剖析的方法．实验发现掺杂半导体扫描电镜像对杂质浓度的灵敏度可以达到1016cm^-3，且空间分辨率高达nm量级，是最有可能发展成为下一代掺杂剖析成像的主流技术．文中还探讨了半导体掺杂衬度的可能的机理，详细介绍了两种主要机理：表面能带弯曲和样品外局域电场的出现．