1834年，帕兒帖(Peltier) 發現不同的介質會合處，電流方向的不同會導致 產生冷或熱的效果，其產生冷熱的大小由電流大小而定。其原理是由X及Y兩種 收或釋放的過程性質是靠電流方向。之後，William Thomson (later Lord Kelvin) 綜合西貝克效應和帕兒帖效應，介紹這兩種效應之間的相互關係，此外藉由熱力 學推導後，發表第三個熱電效應，我們稱之為湯木生效應（Thomson effect）。湯 木生效應產生的熱量吸收或當電流通過材料具有一定的溫度梯度，電流和溫度梯 度的熱量是成正比，這些發現引發了一個全新的發展工程領域與熱動力工程，研 究過程的熱能轉換成電力（西貝克效應）和熱電加熱與冷卻（即帕兒帖效應）。
1958年，由Stil’ban和Fedorovich [1]，他們推導出(Thermoelectric cooling，
TEC)的冷凍速率與熱電元件厚度成反比，亦提出當TEC的輸入是步級(step-on)電
1964年，英國研究單位的J.E.Parrott 和A.W.Penn發表一篇TEC的設計相關 論文，他們更提出接觸電阻對於每單位體積下所能冷卻的最大熱量，是一重要關 鍵。
1970年，Bywaters [4]提出ESM (Equivalent Stage Method)的理論，藉著ESM 可將Gray 的數學模型中的統御方程式進行簡化，Bywaters利用簡化後的結果配合 數值方法去估測多層TEC 的動態行為。
1999年，C. L. Duang [5]架構ㄧ module，其中加入了熱源及散熱片之影響，
且邊界條件為時間之函數，但其並未對(Coefficient of Performance，COP)作出定義。
2000年，C. L. Duang[6]再利用數位輸出控制其溫差，並引用熱電阻之觀 念，探討熱電阻對效率之引響，其發現熱電阻越低則COP越高，其更發現電流上 升將造成COP的下降。
2001年，C. Lertsatitthanakorn [7]利用實驗設備量測其各點的溫度，並探討 空氣流率對致冷器所造成之影響。
1-2 熱電效應原理
致冷晶片是由半導體所組成的一種冷卻裝置，依據冷卻機制的不同，一般 可分為熱電冷卻（Thermoelectric，TE）以及熱激發（Thermionic，TI）兩種。依
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絕對西貝克效應(Absolute Seebeck Effect，ASE)，是Thermoelectric Power Generator 的基本應用原理，
Metal A
Metal B
COLD HOT
current T2 THE SEEBECK EFFECT
Metal A
Metal B
COLD HOT
T1 T2 MEASUREMENT OF
SEEBECK VOLTAGE V
current T 1
V
形成一平衡態，此時導體兩端的電位差即西貝克電壓(Seebeck voltage) V。可對應 出一絕對西貝克係數(absolute Seebeck Coefficient，ASC)α。定義為：
5
Material Seebeck Coefficien
α，(μV/K) Material Seebeck Coefficient α，(μV/K)
這是因為電荷載子(electrical charge carrier)流過界面時，電荷載子的熵 (entropy)改變所造成的結果。帕兒帖係數則定義為當單位電流在單位時間內流經
表1-1 半導體材料與金屬材料之熱電 Seebeck 係數
Metal A
Metal B COLD
(HEAT ABSORBED) HOT
(HEAT RELEASED)
T 1 T2 THE PELTIER EFFECT
圖1-2 帕兒帖效應示意圖。
dQ
1
Material X
Material Y Material Y
V
in在P-Type矽基材之半導體中，如圖1-5所示，外加一相同之電壓，電流由左
1 效應之間的關係，Kelvin relations，分別是式(1-11)和式(1-12)。
(1-9)
0T T
湯木生稱他為“電流的比熱＂(specific heat of electricity)，它顯示出導體內 部電荷載子流動方向與溫度梯度方向間的關係，當載子流動方向與溫度梯度相同
1. 均勻線路定律(law of homogeneous circuit)：
在單一均勻質之金屬線上，若僅改變此金屬線兩端之溫度，並不能維持一定
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生的emf。
3. 中間溫度定律(law of intermediate temperature)：
任何均勻金屬所組成之熱電偶，若其兩端之溫度為T1 及T3，則其發出之emf，
熱電材料的應用還無法普遍。因此，藉以搭配先進的製程技術，有關於致冷晶片
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1-5 本文架構
本文共分為五章，其概要內容為下：
第一章：簡述文獻回顧，並介紹本文研究背景與動機，及實驗得流程與本文架構。
第二章：介紹熱電致冷器的原理、參數介紹與其應用的範圍、優缺點。
第三章：介紹實驗設備、實驗步驟、實驗結果分析。
第四章：結果與討論。
第五章：結論與未來的展望。