【正文】 其額定工作電流的一半左右。而電壓表示數(shù)為額定工作電壓12V。檢查電路各部分后，發(fā)現(xiàn)變壓器的容量不夠，使得電流最高只有2A。更換一個(gè)容量更大的變壓器，接通電源，但是很快就下降，這是因?yàn)榘雽?dǎo)體制冷片為P、N型半導(dǎo)體所制成，所以受到溫度影響很大。接通電源后，半導(dǎo)體制冷片溫度急劇上升，電阻增大，電流減小。因此實(shí)際工作過程中，半導(dǎo)體制冷片很難達(dá)到它的額定功率。更換變壓器以后。至此，溫差發(fā)電部分成功實(shí)現(xiàn)?！夭畎l(fā)電部分的測試從半導(dǎo)體制冷片本身的特性可以知道，溫差越大，所能產(chǎn)生的電動(dòng)勢也就越大。下面對(duì)溫差、電動(dòng)勢、時(shí)間三者之間的關(guān)系兩兩進(jìn)行定性分析。時(shí)間和開路電壓之間的關(guān)系電壓單位為伏特，時(shí)間單位為秒，起始電壓為0V，然后從第十秒開始每十秒鐘計(jì)數(shù)一次，直到電壓不再變化為止。以下是從第十秒開始每隔十秒鐘測量的電壓值，單位為V?！￠_路電壓值時(shí)間（s）電壓（V）時(shí)間（s）電壓（V）時(shí)間（s）電壓（V）時(shí)間（s）電壓（V）101102103102012022032030130230330401402403405015025035060160260360701702703708018028038090190290390100200300400　時(shí)間和開路電壓的關(guān)系上圖就是所測得的時(shí)間和開路電壓之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由圖我們可以看出，在前120秒電壓上升較快。然后上升趨勢減慢，也即系統(tǒng)和外界環(huán)境之間達(dá)到一個(gè)熱平衡狀態(tài)。時(shí)間和溫差之間的關(guān)系溫差包括兩部分，一部分是用來制冷的制冷片上下表面的溫差，記為溫差1，另一部分是用來發(fā)電的制冷片上下表面的溫差，記為溫差2。起始溫差為0℃，從第三十秒開始每隔三十秒計(jì)數(shù)一次?！夭?的值時(shí)間（s）溫差（℃）時(shí)間（s）溫差（℃）301821032602524032902827032120293003315031330331803036033　溫差2的值時(shí)間（s）溫差（℃）時(shí)間（s）溫差（℃）3042101260724013901027013120113001315012330131801236013　溫差2與時(shí)間的關(guān)系由上圖可以看出，接通電源后，溫差1上升較快，溫差2上升較慢。240秒后趨勢均開始變緩。其中，溫差1中有一組數(shù)據(jù)誤差較大。開路電壓和溫差的關(guān)系溫差發(fā)電產(chǎn)生電壓的大小和溫差有直接的關(guān)系，根據(jù)下面的數(shù)據(jù)來定性分析他們之間的聯(lián)系。起始溫差和電壓數(shù)值均為0。每隔三十秒計(jì)數(shù)一次?！‰妷汉蜏夭畹年P(guān)系時(shí)間（s）溫差（℃）電壓（V）304607901012011150121801221012240132701330013從理論上來講，溫差和電壓都應(yīng)該是漸變的。所以，每一點(diǎn)電壓的變化都應(yīng)該是和溫度的變化一一對(duì)應(yīng)的。，在溫差分別為113℃時(shí)，均前后三次分別測量到不同的電壓，這是因?yàn)椋瑢?shí)際上溫差是有變化的，但是由于電子測溫儀的最小測量精度為1℃，所以小于1攝氏度的溫差不能顯示出來。為了盡可能準(zhǔn)確，將同一溫度差下的不同電壓取平均值和取第一次測量到的電壓值作圖，趨勢圖如下。（a）電壓取均值 （b）電壓取首值　溫差與電壓關(guān)系（a）、（b）兩個(gè)圖分別是同一溫差下所測電壓的平均值和首值畫成的圖，由上圖可以看出，在一定的誤差范圍內(nèi)，隨著溫差的加大，電壓也不斷升高。兩者之間基本上符合線性關(guān)系?！◎?qū)動(dòng)電路的制作與測試　驅(qū)動(dòng)電路的制作第3章中根據(jù)對(duì)溫差發(fā)電所能產(chǎn)生的電動(dòng)勢大小的估計(jì)設(shè)計(jì)了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的方案。，據(jù)此選擇驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案1，即DCDC轉(zhuǎn)換電路。選擇好設(shè)計(jì)方案之后，開始電路的制作。確定好方案后，首先是元器件的準(zhǔn)備。主要包括330歐姆電阻一個(gè)、晶體管8050一個(gè)、二極管1N5819一個(gè)、47微法電容一個(gè)、白色LED燈管一個(gè)、萬用板一塊、9圈和15圈線圈各一個(gè)、磁芯一個(gè)。兩個(gè)線圈沒有找到符合要求的成品，于是用漆包線圍繞磁芯手動(dòng)纏繞出兩個(gè)線圈來。元件準(zhǔn)備完畢后進(jìn)行元件的檢查，檢查合格后準(zhǔn)備實(shí)際連接電路。首先進(jìn)行布局，按照電路圖將各分立元件插在萬用板上，然后用電烙鐵和焊錫將電路焊接起來。在焊接過程中，發(fā)現(xiàn)線圈的管腳較難焊接。焊接完畢后，首先進(jìn)行通電前檢查，檢查無誤，利用直流電源進(jìn)行測試，當(dāng)電壓增至1V后LED燈管仍然沒有被點(diǎn)亮。斷電檢查電路，電路連接正確，通電后發(fā)現(xiàn)電路中無電流流過，電路根本沒有接通電源。仔細(xì)檢查各元件發(fā)現(xiàn)是由于漆包線管腳沒有刮掉絕緣漆。將絕緣漆刮掉后重新接入電路，，LED燈管被點(diǎn)亮。繼續(xù)調(diào)高電壓，LED燈管仍能正常發(fā)光，驅(qū)動(dòng)電路符合設(shè)計(jì)要求。剪掉多余的管腳，驅(qū)動(dòng)電路部分制作完畢。實(shí)物圖如下?！◎?qū)動(dòng)電路部分　驅(qū)動(dòng)電路的測試在整個(gè)溫差發(fā)電演示儀的系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電路部分主要是為了驗(yàn)證溫差能夠發(fā)出電來，對(duì)于它的性能沒有特別高的要求，我們只對(duì)把它接在溫差發(fā)電部分后的環(huán)路電壓和環(huán)路電流進(jìn)行研究，畫出伏安特性曲線，并據(jù)此計(jì)算溫差發(fā)電的功率，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率進(jìn)行定性的分析。將數(shù)字萬用表調(diào)至直流20mA檔接入電路中用來測量環(huán)路電流，再取一塊萬用表測量環(huán)路電壓。接通電源，每十秒鐘計(jì)數(shù)一次。從數(shù)據(jù)中可以看到電壓表示數(shù)開始上升，上升趨勢與原來所測開路電壓較為接近。，驅(qū)動(dòng)電路未能工作，電流表示數(shù)也一直為0mA，此時(shí)電壓就相當(dāng)于是開路電壓。但在第60秒時(shí)，電流表為2mA，LED燈管開始發(fā)亮，電壓增長趨勢較開路電壓時(shí)明顯放緩。最終。、。單位分別為V和mA?！…h(huán)路電壓時(shí)間（s）電壓（V）時(shí)間（s）電壓（V）時(shí)間（s）電壓（V）101102102012022030130230401402405015025060160260701702708018028090190290100200300以上就是驅(qū)動(dòng)電路每十秒鐘的環(huán)路電壓值?！…h(huán)路電流時(shí)間（s）電流（mA）時(shí)間（s）電流（mA）時(shí)間（s）電流（mA）10011021020012022030013023040014024050015025060160260701702708018028090190290100200300以上就是驅(qū)動(dòng)電路每十秒鐘的環(huán)路電流值。由于外接負(fù)載，所以環(huán)路電壓低于開路電壓，此時(shí)用作發(fā)電的半導(dǎo)體制冷片就相當(dāng)于電源。=。，半導(dǎo)體制冷片的功率為12V=。整個(gè)系統(tǒng)的效率為。溫差發(fā)電的效率問題一直是困擾溫差發(fā)電走向市場的最大阻礙，現(xiàn)在即使是在潛艇和航天器這樣利用溫差發(fā)電較為成熟和領(lǐng)先的領(lǐng)域里，溫差發(fā)電的效率最高也只有7%左右。本系統(tǒng)的效率更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1%，這是因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)是利用了電熱電的能量轉(zhuǎn)換模式，而像航天器和潛艇中是直接利用熱源熱能發(fā)電，比如說放射性同位素為熱源，太陽能熱源等等，這些都是直接由熱到電的能量轉(zhuǎn)換模式，也就是說，本系統(tǒng)多了由電到熱的這部分能量轉(zhuǎn)換，多一次轉(zhuǎn)換過程，就會(huì)多一次能量的損耗，尤其是我們利用電能制冷的過程中，絕大部分的熱能白白浪費(fèi)掉了。再加上導(dǎo)熱板的熱損失，溫差發(fā)電本身效率就比較低，以及驅(qū)動(dòng)電路并非按最佳匹配負(fù)載和最佳匹配功率來設(shè)計(jì)的等原因，這就導(dǎo)致了本系統(tǒng)的整體效率較低。　驅(qū)動(dòng)電路伏安特性曲線從圖上可以明顯看出看出，此后電流平穩(wěn)上升。　本章小結(jié)本章主要是整個(gè)溫差發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和測試的情況，驗(yàn)證了溫差能夠發(fā)電以及定性討論了溫差和電壓之間的關(guān)系。隨著電子技術(shù)的飛速進(jìn)步，目前困擾溫差發(fā)電技術(shù)走向?qū)嵱玫男蕟栴}主要是材料問題必將得到解決，到那時(shí)，溫差發(fā)電技術(shù)必將獲得更為廣泛的應(yīng)用，而人類也擁有了一條解決發(fā)展與能源問題的新途徑。結(jié)　　論本課題利用根據(jù)半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)制成的半導(dǎo)體制冷片，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡易的溫差發(fā)電演示儀。并對(duì)整個(gè)溫差發(fā)電演示儀的系統(tǒng)功率和效率進(jìn)行一定的研究。課題的前半部分主要對(duì)熱電效應(yīng)的基本概念和國內(nèi)外半導(dǎo)體制冷和溫差發(fā)電的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和前景等進(jìn)行了簡單的了解。并對(duì)和半導(dǎo)體制冷片有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、原理、結(jié)構(gòu)、特性、命名方法、注意事項(xiàng)、性能參數(shù)等等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的分學(xué)習(xí)與分析。課題后半部分主要完成了利用半導(dǎo)體制冷片發(fā)電的整個(gè)系統(tǒng)三大模塊的設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)于直接影響到半導(dǎo)體制冷片工作的散熱問題進(jìn)行了詳細(xì)的討論論證。在實(shí)現(xiàn)和測試中，不僅驗(yàn)證了溫差發(fā)電的可行性，并且通過數(shù)據(jù)的測量和曲線圖的趨勢，揭示了溫差發(fā)電系統(tǒng)中溫差和所產(chǎn)生電動(dòng)勢之間的線性關(guān)系。并且通過環(huán)路電流和環(huán)路電壓的監(jiān)測，計(jì)算了溫差發(fā)電的效率。本系統(tǒng)溫差發(fā)電效率很低，可以通過改進(jìn)散熱方式，在冷熱兩面間加絕熱材料等方法來提高系統(tǒng)的效率。雖然目前溫差發(fā)電的效率仍很低，制約著溫差電技術(shù)的應(yīng)用，但隨著電子技術(shù)和材料學(xué)的進(jìn)步，溫差發(fā)電必能為人類解決能源問題提供更多的選擇。參考文獻(xiàn)[1] 百度百科．熱電效應(yīng)［Z］．，2007528/20090519．[2] 維基百科．熱電效應(yīng)［Z］．E9%9B%BB%E6%95%88%E6%87%89，20090331/20090519．[3] 易楊波．熱電效應(yīng)［A］．7%94%B5%E6%95%88%E5%BA%94，20070527/20090519．[4] 中華化工機(jī)械網(wǎng)．熱電偶原理［A］．a(chǎn)sp?id=54761，20090213/20090520．[5] ，．Thermoelectrics：a review of present and potential applications [J]．Applied Thermal Engineering，2003，2（3）：913935[6] 高敏，．空間探測用半導(dǎo)體溫差發(fā)電系[J]．中國空間科學(xué)技術(shù)，1992，12（6）：2733．[7] 湯廣發(fā)，李濤，盧繼龍．溫差發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和展望[J]．制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2006，27（112）：810．[8] 照明工程師社區(qū)．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)及PN結(jié)[Z]．.，20050710/20090521．[9] 謝紅主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2000：45．[10] 華成英著．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］．北京：高等教育出版社，2001：57．[11] 徐德勝編．半導(dǎo)體制冷與應(yīng)用技術(shù)[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，1992：16．[12] 程志翔．新型半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)的研究[A]．科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2007，910．[13] 河南恒昌電子有限公司．半導(dǎo)體制冷片的命名方法[Z]．，20090522．[14] 半導(dǎo)體制冷片吧．半導(dǎo)體制冷片特性[Z]．00142，20080529/20090523．[15] 萬業(yè)網(wǎng)．TEC1系列致冷組件使用中注意問題[Z]．，20090524．[16] 譚?？疁夭畎l(fā)電演示儀的制作[B]．黔西南民族師范高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007，6（2）：9798．[17]電容降壓原理．，2005 1127/20090526．[18] 張建生主編．電源技術(shù)教程[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007：1824．[19] 劉一兵．計(jì)算機(jī)CPU芯片散熱技術(shù)[J]．低溫與超導(dǎo)，2008，36(6)：7882．[20] 郝允祥等編．光度學(xué)[M]．北京：北京師范大學(xué)出版社，198808：4965．[21] 李萬臣，謝紅編著．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M]．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001：4143．致　　謝在本課題完成之時(shí)，我謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師李慶波教授和黃宗軍高級(jí)實(shí)驗(yàn)師致以我最真摯的感謝，尤其是黃宗軍老師。在短短四個(gè)月的相處過程中，黃老師平易近人的性格，以及對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度都給我們留下了深刻的印象。無論在學(xué)習(xí)還是生活上，黃老師都給予我們很多指導(dǎo)。學(xué)習(xí)上，在課題的初始階段，黃老師對(duì)課題做了深刻的剖析，這使我對(duì)整個(gè)課題有了比較準(zhǔn)確的把握。在課題進(jìn)行的過程中，每當(dāng)我遇到困難的時(shí)候，黃老師不會(huì)直接告訴我問題出現(xiàn)在什么地方，而是以啟迪為主，開拓我的思路，引導(dǎo)我通過自己的思考分析問題，最終解決問題。生活上，黃老師會(huì)給予我們家人般的關(guān)愛，在實(shí)驗(yàn)過程中有段時(shí)間我一直在生病，黃老師很關(guān)心我，經(jīng)常過問我的病情；當(dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中遇到困難情緒低落的時(shí)候，黃老師會(huì)鼓勵(lì)我們。所有的這些我們都會(huì)銘記在心，我們將會(huì)以更加努力的工作和學(xué)習(xí)來回報(bào)黃老師對(duì)我們的關(guān)愛。同時(shí)我還要對(duì)培養(yǎng)我四年的母校，理學(xué)院給予過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝，有了你們的幫助，我四年的學(xué)業(yè)才會(huì)順利。我會(huì)加倍努力地學(xué)習(xí)，工作，用我取得的成績來回報(bào)你