由压电陶瓷片构成的半导体制冷系统的模型设计
1.半导体制冷系统构成
在半导体制冷系统中，制冷片采用TEC1-12703型温差电制冷组件，根据照明系统的特点，选用具有可视性、坚韧性、耐高温等特性的有机玻璃作为制冷器壁。为了更好地解决太阳能LED照明系统的散热问题，利用控制器来有效的控制半导体制冷系统。
2.半导体制冷控制器的组成与控制原理
依据半导体制冷理论，在TEC（半导体制冷系统）两端施加一个直流电压就会产生一个直流电流，这会使TEC一端发热另一端制冷。我们称发热的一端为“热端”，制冷的一端为“冷端”，把TEC两端的电压极性对调，电流将反向流动，“热端”与“冷端”也将互换。TEC作为半导体制冷应用中的冷热源，其操作具有可逆性，既可以用来制冷，又可以用于制热。针对解决太阳能LED照明系统散热问题的实际情况，我们选择高集成度的高性能单片机ADUC824作为控制核心，通过软件编程完成对半导体制冷器的控制。ADUC824是AD公司推出的8051内核的高性能单片机，内部集成了两路（21位＋16位）A／D、12位D／A、FLASH、WDT、μP监控、温度传感器、SPI和I2C总线接口等丰富资源集成于一体，ADUC824体积小、功率低、具备在线编程调试功能，无须开发装置。采用ADUC824作为半导体制冷控制器的核心，提高了设计的可靠性，同时大大简化了电路的设计。半导体制冷的功率驱动采用H型（全桥式）电路，可以在单电源供电的条件下完成对负载的双向电流驱动，完成TEC制冷的操作，从而实现对目标的控制。基于ADUC824的半导体制冷控制原理框图如图2所示［1］。
3.半导体制冷系统的设计模型
由前面分析可知：利用直流电通过PN结就可以使热量由高温物体传向低温物体，改变电流的流向就可以很方便的实现制冷和制热的转换。用半导体制冷不用考虑因制冷剂泄漏而导致的环境污染问题，并且整个系统无焊接管路。图3为半导体制冷系统的模型结构图。它是由许多N型和P型半导体颗粒互相排列而成，而N-P之间以一般的导体相连接而形成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最后用两片压电陶瓷片夹起来。接通直流电源后，电子由负极（-）出发，首先经过P型半导体，在此吸收热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个N-P模组，就有热量由一边被送到另外一边，造成温差，从而形成冷热端。
