专利名称：一种半导体制冷或制热模块及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制冷或制热模块及其制作方法，属于半导体制冷或制热技术领域。
背景技术：
利用P型半导体和N型半导体的特性进行通电制冷或制热的技术已被广泛地应用在制冷或制热领域。目前，在现有技术中，普遍将P型半导体和N型半导体制作为一体来作为制冷或制热的半导体元件，如申请号为200920112725. 4、发明名称为“半导体制冷元件及半导体制冷系统”的中国专利文献所公开的一种半导体制冷或制热的技术方案，就是将由P 型半导体和N型半导体组成的电偶对半导体制冷元件制作为柱形，并在柱体的中间开有通孔，将电偶对的一端设置在通孔内部，将电偶对的另一端设置在柱体的外表面。这种将P型半导体和N型半导体制作为一体来作为制冷或制热的半导体元件，主要存在着制冷或制热时电能转化效率低的缺点，并且由于制作为一体的P型半导体和N型半导体的散热效果不好，很不适合于大功率使用，而且制作为一体的P型半导体和N型半导体在使用过程中很容易老化，从而更加降低了制冷或制热的工作效率。因此，现有的采用P型半导体和N型半导体制作为一体的制冷或制热的半导体元件的使用效果还是不够理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种制冷或制热时工作效率较高、节能、并且适合于大功率工作、且结构简单、制作容易的半导体制冷或制热模块及其制作方法，以克服现有技术的不足。本发明是这样实现的本发明的一种半导体制冷或制热模块的制作方法，包括采用N型半导体和P型半导体作为制冷或制热元件，在采用N型半导体和P型半导体制作制冷或制热元件时，将每个N型半导体和P型半导体分别间隔地、不相互接触地设置在第一绝缘陶瓷片与第二绝缘陶瓷片之间，在第一绝缘陶瓷片上固定上至少1块导电金属片，在第二绝缘陶瓷片上固定上至少2块导电金属片，即固定在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片比固定在第一绝缘陶瓷片上的导电金属片多1片，在第一绝缘陶瓷片上的每块导电金属片上都固定上1个N型半导体和1个P型半导体，并且将固定在第一绝缘陶瓷片上同一块导电金属片上的N型半导体和P型半导体的另一端分别固定在第二绝缘陶瓷片上的不同的导电金属片上，并使固定在导电金属片上的N型半导体和P型半导体能通过导电金属片连接通电；将与直流电源的正负极连接的连接端分别设置在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片上。根据上述方法制作的本发明的一种半导体制冷或制热模块为该模块包括N型半导体和P型半导体，每个N型半导体和P型半导体都分别间隔地、不相接触地设置在第一绝缘陶瓷片与第二绝缘陶瓷片之间，在第一绝缘陶瓷片上固定有至少1块导电金属片，在第二绝缘陶瓷片上固定有至少2块导电金属片，并且固定在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片比固定在第一绝缘陶瓷片上的导电金属片多1片，在第一绝缘陶瓷片上的每块导电金属片上都连接固定有1个N型半导体和1个P型半导体，并且固定在第一绝缘陶瓷片上同一块导电金属片上的N型半导体和P型半导体的另一端分别固定在第二绝缘陶瓷片上的不同的导电金属片上；与直流电源的正负极连接的连接端分别设置在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片上。上述在与直流电源的正负极连接的导电金属片之间排列有1 1000排由N型半导体和P型半导体组成的半导体阵列，每排的N型半导体或P型半导体的数量不超过1000 个，并且每排的N型半导体和P型半导体的数量相同；每排的每个N型半导体和P型半导体分别通过第一绝缘陶瓷片和第二绝缘陶瓷片上的导电金属片首尾相连地相互串联在与直流电源的正负极连接的导电金属片之间。上述固定在第一绝缘陶瓷片或第二绝缘陶瓷片上的导电金属片的数量大于或等于2时，每块导电金属片都相互绝缘、互不接触。上述连接在与直流电源的正极连接的导电金属片上的半导体与连接在与直流电源的负极连接的导电金属片上的半导体不同，即当连接在与直流电源的正极连接的导电金属片上的半导体为N型半导体时，连接在与直流电源的负极连接的导电金属片上的半导体为P型半导体；当连接在与直流电源的正极连接的导电金属片上的半导体为P型半导体时， 连接在与直流电源的负极连接的导电金属片上的半导体为N型半导体。N型半导体或P型半导体的形状为矩形柱状结构、圆柱形柱状结构或由双圆锥体顶端相互连接组成的柱状结构(即沙漏计时器外形结构)。由于采用了上述技术方案，本发明将N型半导体和P型半导体作为独立的制冷或制热元件，并将每个N型半导体和P型半导体分别间隔地、不相互接触地设置在第一绝缘陶瓷片与第二绝缘陶瓷片之间，由于每个N型半导体或P型半导体都不相互接触，并且所有的 N型半导体和P型半导体都是按矩阵式的连接结构进行排列在第一绝缘陶瓷片与第二绝缘陶瓷片之间，因此大大地改善了每个半导体元件的散热条件，使每个N型半导体或P型半导体都不会产生相互影响，并使每个N型半导体或P型半导体所转换的热或冷都分别集中在第一绝缘陶瓷片或第二绝缘陶瓷片上，从而有效地提高了每个半导体元件的制冷或制热效率，降低了电耗，并能根据使用的需要，方便可靠地制作出大功率的半导体制冷或制热模块。使用本发明时，将电源连接到本发明的半导体制冷或制热模块上的电源连接端上时，在第一绝缘陶瓷片上就会出现制冷端，在第二绝缘陶瓷片上就会出现制热端，如果将连接端上的电源的极性对换，则在第一绝缘陶瓷片上就会出现制热端，在第二绝缘陶瓷片上就会出现制冷端。所以，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有制冷或制热效率高、节能的优点，而且还具有适合于制作大功率模块、且结构简单、制作容易、工作性能稳定、使用寿命长等优点。
图1为本发明的结构示意图2为本发明的N型半导体或P型半导体的形状为矩形柱状结构时的示意图； 图3为本发明的N型半导体或P型半导体的形状为圆柱形柱状结构时的示意图； 图4为本发明的N型半导体或P型半导体的形状为由双圆锥体顶端相互连接组成的柱状结构(即沙漏计时器外形结构)时的示意图。
附图标记说明1-第一绝缘陶瓷片，2-第二绝缘陶瓷片，3-导电金属片，4-N型半导体，5-P型半导体，E-直流电源。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说。
具体实施例方式在采用现有的N型半导体和P型半导体作为制冷或制热元件时， 采用本发明的一种半导体制冷或制热模块的制作方法进行制作，该方法是将每个N型半导体和P型半导体分别间隔地、不相互接触地设置在第一绝缘陶瓷片与第二绝缘陶瓷片之间，在第一绝缘陶瓷片上固定上至少1块导电金属片，在第二绝缘陶瓷片上固定上至少2块导电金属片，即固定在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片比固定在第一绝缘陶瓷片上的导电金属片多1片，导电金属片可采用铜片、铝片、铁片或任何具有导电性能的金属片，可采用传统的粘接方法将导电金属片粘接在第一绝缘陶瓷片和第二绝缘陶瓷片上；在第一绝缘陶瓷片上的每块导电金属片上都固定上1个N型半导体和1个P型半导体，并且将固定在第一绝缘陶瓷片上同一块导电金属片上的N型半导体和P型半导体的另一端分别固定在第二绝缘陶瓷片上的不同的导电金属片上，并使固定在导电金属片上的N型半导体和P型半导体能通过导电金属片连接通电，在将N型半导体和P型半导体分别固定在导电金属片上时， 可采用传统的烧结法或采用传统的导电粘接剂将N型半导体或P型半导体分别固定在导电金属片上，将与直流电源的正负极连接的连接端分别设置在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片上。按照上述方法制作的本发明的一种半导体制冷或制热模块为，该模块的结构示意图如图ι所示，该模块包括采用现有的N型半导体4和P型半导体5，可将N型半导体4或 P型半导体5的形状制作成矩形柱状结构、圆柱形柱状结构或制作成由双圆锥体顶端相互连接组成的柱状结构(即常见的沙漏计时器外形结构)，这3种结构的形状分别如图2 图4 所示。制作时，将每个N型半导体4和P型半导体5都分别间隔地、不相接触地设置在第一绝缘陶瓷片1与第二绝缘陶瓷片2之间，在第一绝缘陶瓷片1上固定上至少1块导电金属片3，在第二绝缘陶瓷片2上固定有至少2块导电金属片3，使固定在第二绝缘陶瓷片2上的导电金属片3比固定在第一绝缘陶瓷片1上的导电金属片3多1片，在第一绝缘陶瓷片1 上的每块导电金属片3上都连接固定1个N型半导体4和1个P型半导体5，并且将固定在第一绝缘陶瓷片1上同一块导电金属片3上的N型半导体4和P型半导体5的另一端分别固定在第二绝缘陶瓷片2上的不同的导电金属片3上；同时将与直流电源E的正负极连接的连接端分别设置在第二绝缘陶瓷片2上的导电金属片3上；制作时，在通常情况下，可在与直流电源E的正负极连接的导电金属片3之间排列1 1000排由N型半导体4和P型半导体5组成的半导体阵列，将每排的N型半导体4或P型半导体5的数量控制在不超过 1000个的范围，并且使每排的N型半导体4和P型半导体5的数量相同；同时将每排的每个N型半导体4和P型半导体5分别通过第一绝缘陶瓷片1和第二绝缘陶瓷片2上的导电金属片3按首尾相连的方式相互串联在与直流电源E的正负极连接的导电金属片3之间； 制作时，当固定在第一绝缘陶瓷片1或第二绝缘陶瓷片2上的导电金属片3的数量大于或等于2时，应使每块导电金属片3都相互绝缘、互不接触；制作时，应将连接在与直流电源E 的正极连接的导电金属片3上的半导体与连接在与直流电源E的负极连接的导电金属片3上的半导体不同，即当连接在与直流电源E的正极连接的导电金属片3上的半导体为N型半导体4时，应使连接在与直流电源E的负极连接的导电金属片3上的半导体为P型半导体5 ；而当连接在与直流电源E的正极连接的导电金属片3上的半导体为P型半导体5时， 而将连接在与直流电源E的负极连接的导电金属片3上的半导体为N型半导体4即成。
权利要求
1.一种半导体制冷或制热模块的制作方法，包括采用N型半导体和P型半导体作为制冷或制热元件，其特征在于将每个N型半导体和P型半导体分别间隔地、不相互接触地设置在第一绝缘陶瓷片与第二绝缘陶瓷片之间，在第一绝缘陶瓷片上固定上至少1块导电金属片，在第二绝缘陶瓷片上固定上至少2块导电金属片，即固定在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片比固定在第一绝缘陶瓷片上的导电金属片多1片，在第一绝缘陶瓷片上的每块导电金属片上都固定上1个N型半导体和1个P型半导体，并且将固定在第一绝缘陶瓷片上同一块导电金属片上的N型半导体和P型半导体的另一端分别固定在第二绝缘陶瓷片上的不同的导电金属片上，并使固定在导电金属片上的N型半导体和P型半导体能通过导电金属片连接通电；将与直流电源的正负极连接的连接端分别设置在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片上。
2.一种半导体制冷或制热模块，包括N型半导体(4)和P型半导体(5)，其特征在于每个N型半导体(4)和P型半导体(5)都分别间隔地、不相接触地设置在第一绝缘陶瓷片(1) 与第二绝缘陶瓷片(2)之间，在第一绝缘陶瓷片(1)上固定有至少1块导电金属片(3)，在第二绝缘陶瓷片(2)上固定有至少2块导电金属片(3)，并且固定在第二绝缘陶瓷片(2)上的导电金属片(3)比固定在第一绝缘陶瓷片(1)上的导电金属片(3)多1片，在第一绝缘陶瓷片(1)上的每块导电金属片(3)上都连接固定有1个N型半导体(4)和1个P型半导体 (5)，并且固定在第一绝缘陶瓷片(1)上同一块导电金属片(3)上的N型半导体(4)和P型半导体(5)的另一端分别固定在第二绝缘陶瓷片(2)上的不同的导电金属片(3)上；与直流电源(E)的正负极连接的连接端分别设置在第二绝缘陶瓷片(2)上的导电金属片(3)上。
3.根据权利要求2所述的半导体制冷或制热模块，其特征在于在与直流电源(E)的正负极连接的导电金属片(3)之间排列有1 1000排由N型半导体(4)和P型半导体(5) 组成的半导体阵列，每排的N型半导体(4)或P型半导体(5)的数量不超过1000个，并且每排的N型半导体(4)和P型半导体(5)的数量相同；每排的每个N型半导体(4)和P型半导体(5)分别通过第一绝缘陶瓷片(1)和第二绝缘陶瓷片(2)上的导电金属片(3)首尾相连地相互串联在与直流电源(E)的正负极连接的导电金属片(3)之间。
4.根据权利要求2或3所述的半导体制冷或制热模块，其特征在于固定在第一绝缘陶瓷片(1)或第二绝缘陶瓷片(2)上的导电金属片(3)的数量大于或等于2时，每块导电金属片(3)都相互绝缘、互不接触。
5.根据权利要求2或3所述的半导体制冷或制热模块的制作方法，其特征在于连接在与直流电源(E)的正极连接的导电金属片(3)上的半导体与连接在与直流电源(E)的负极连接的导电金属片(3)上的半导体不同，即当连接在与直流电源(E)的正极连接的导电金属片(3)上的半导体为N型半导体(4)时，连接在与直流电源(E)的负极连接的导电金属片(3)上的半导体为P型半导体(5);当连接在与直流电源(E)的正极连接的导电金属片 (3)上的半导体为P型半导体(5)时，连接在与直流电源(E)的负极连接的导电金属片(3) 上的半导体为N型半导体(4)。
6.根据权利要求2或3所述的半导体制冷或制热模块，其特征在于N型半导体(4)或 P型半导体(5)的形状为矩形柱状结构、圆柱形柱状结构或由双圆锥体顶端相互连接组成的柱状结构(即沙漏计时器外形结构)。
全文摘要
本发明公开了一种半导体制冷或制热模块及其制作方法，本发明将每个N型半导体和P型半导体分别间隔地、不相互接触地设置在第一绝缘陶瓷片与第二绝缘陶瓷片之间，在第一绝缘陶瓷片上固定上至少1块导电金属片，在第二绝缘陶瓷片上固定上至少2块导电金属片，固定在第二绝缘陶瓷片上的导电金属片比固定在第一绝缘陶瓷片上的导电金属片多1片，在第一绝缘陶瓷片上的每块导电金属片上都固定上1个N型半导体和1个P型半导体，并且将固定在第一绝缘陶瓷片上同一块导电金属片上的N型半导体和P型半导体的另一端分别固定在第二绝缘陶瓷片上的不同的导电金属片上。本发明具有制冷或制热效率高、节能、结构简单、制作容易、工作稳定、使用寿命长等优点。
文档编号F25B21/04GK102297544SQ20111024844
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者陈志明, 顾伟 申请人:江苏昱众新材料科技有限公司, 陈志明, 顾伟