[实用新型]温度控制系统及变温霍尔效应实验装置

说明书

本实用新型申请提供了一种温度控制系统及使用该温度控制系统的变温霍尔效应实验装置,目的是解决现有变温霍尔效应实验装置中温度控制结构操作繁琐及体积庞大而导致的不易操作、耗能等技术问题。上述温度控制系统包括半导体制冷片、温度传感器、热管、散热器和电控装置。通过热管辅助散热的半导体制冷片实现待测材料的温度变化。热管和半导体制冷片结构偏平，有利于缩减两磁极间距，以窄磁隙、低能耗实施实验。同时，半导体制冷片的温度调节由电控装置控制，使用简单，易于操作。具有上述温度控制系统的变温霍尔效应实验装置，可采用狭窄的磁隙，以减小电磁体组件体积。窄磁隙还使工作电流减小、散热压力降低，从而缩减实验装置的整体体积。

技术领域

本申请涉及教学教具技术领域，尤其是涉及一种温度控制系统，以及基于该温度控制系统进行温度调节控制的变温霍尔效应实验装置。

背景技术

霍尔效应是一种磁电效应。通过研究不同温度下材料的霍尔效应实验(简称变温霍尔效应)可以研究半导体材料的导电过程或输运性质，提供材料的导电类型、载流子浓度、材料纯度、补偿度、杂质电离能、禁带宽度及迁移率等信息。因此，变温霍尔效应实验是目前物理教学中的重要内容。

现有变温霍尔效应实验教学中，使用液氮对待测材料进行温度控制。采用一个狭小的腔体放置待测材料，并在腔体外部充填液氮。通过液氮的蒸发，实现腔体内温度的变化。实验操作中，为了降低液氮的消耗速度，在液氮外还增设有真空隔热结构。上述温度控制结构的使用难度较大，不利于初学者的操作。同时，上述温度控制结构体积较大，使两磁极间距较大，实验能耗增加。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本申请提供一种温度控制系统，采用电控、扁平化的结构，解决了现有变温霍尔效应实验装置中温度控制结构操作繁琐及体积庞大而导致的不易操作、耗能等技术问题。

本申请的另一目的在于提供一种使用上述温度控制系统的变温霍尔效应实验装置。

本申请所提供的一种温度控制系统，包括：半导体制冷片，具有工作面和非工作面；温度传感器，用于监测工作面处的温度；热管，具有蒸发段和冷凝段；散热器，用于对热管进行强制散热；其中，温度传感器固定于工作面处；蒸发段与非工作面贴合固定；散热器固定于冷凝段处；此外，还包括电控装置，电控装置包括：数据处理单元，用于接收并处理温度传感器的监测结果；电流控制单元，用于控制流经半导体制冷片的电流的方向及大小；其中，数据处理单元与温度传感器和电流控制单元分别通讯连接。

本申请所提供的温度控制系统，采用热管辅助散热的半导体制冷片实现待测材料的温度变化。热管和半导体制冷片结构偏平，有利于缩减两磁极间距，以窄磁隙、低能耗实施实验。同时，半导体制冷片的温度调节由电控装置控制，使用简单，易于操作。

本申请公开的一个实施例中，热管采用一端扁平的热管。

本申请所提供的温度控制系统中，采用导热性能较好的扁平热管，以提高热管与半导体制冷片间的换热效率。

本申请公开的一个实施例中，散热器采用强制散热器，如风冷散热器、水冷散热器等。

本申请所提供的温度控制系统，采用热管与半导体制冷片进行换热，一方面利用热管的扁平结构缩减体积，另一方面，利用热管的长度，隔离半导体制冷片与散热器，使散热器不受半导体制冷片的位置限制，通过类型、型号、安装位置等的选择，获得卓越的散热性能，提高热管循环速度，保证换热效率。

本申请公开的一个实施例中，电控装置采用温控仪。

本申请所公开的变温霍尔效应实验装置，用于测量不同温度中待测材料的霍尔效应相关数据，包括前述温度控制系统和用于形成均匀磁场区域的电磁体组件；其中，半导体制冷片固定于均匀磁场区域内，并垂直于磁场方向；待测材料放置于工作面处；散热器设置于电磁体外部。

本申请公开的另一个实施例中，电磁体组件包括一组对设的电磁铁。