前言

要求电子产品设计工具能够“更经济地利用”物理空间。更多的功能通常意味着更高的电子产品复杂性，更小的尺寸意味着电子组件发热密度逐渐增加，因此对于散热或温度控制的热管理技术需求越来越高，甚至成为电子组件技术发展的瓶颈，若不能解决温度问题，无法将高功率的组件商品化。如何避免电子组件与设备的过热或有效率地把温度降下来，一直是科学家或工程师努力想达到的目标。

因应这种电子产品设计趋势，衍生出各种的温度管理技术，包括被动式的散热鳍片、热管，主动式的散热鳍片加风扇、水冷系统、热电冷却器(Thermoelectric Cooler，或称之为热电致冷器，本文简称TEC)，而TEC是较新的应用技术，不仅不需要动态零件或冷媒驱动，减少了噪音及环保问题，而且应用到半导体材料制程，以台湾在半导体工业领域的研发创新能力，很有机会有大幅度的技术突破及配合。体积小，只要加电压即可驱动此散热组件。

目前TEC已逐渐应用在手机、家电、光感测或放大器等小型组件方面，所以产品研发工程师接触到此项散热组件的机会大增。在产品设计过程之中，透过分析验证可以缩短研发时程，并可在研发阶段就可以预知产品可能发生的问题。本文主要介绍如何在设计验证热流分析软件SolidWorks Flow Simulation应用TEC进行仿真，以及其相关理论背景技术。

(图一) 单层热电冷却器(16x16 mm) (图片来源:参考数据1)

热电效应

热电效应是一个由温差产生电压的直接转换，是指当受热物体中的电子，随着温度梯度由高温区往低温区移动时，产生电流现象，且反之亦然，当通过直流电时，具热电能量转换特性的材料将可产生致冷功能，称之为热电致冷。这种效应可以用来产生电能、测量温度，冷却或加热物体。所以只要控制施加的电压，就可以决定加热或制冷的方向。由于半导体材料具有较佳的热电能量转化特性，因此实用的热电致冷装置是由致冷效率较高的半导体材料所构成的。