P型和n型半導體制冷元件與連接片(一般用銅片)串聯(lián)地焊接在一起.組成的制冷單元稱熱電堆(也稱制冷電堆或半導體制冷堆)。一個或幾個熱電堆與熱交換器、水管接頭和電纜接頭等結(jié)合在一起，構(gòu)成熱電制冷器。在熱電堆中連接片起匯流條和冷、熱端的雙重作用。由于鋼的導電性好和容易機械加工，常被用作熱電堆的連接片。它對冷、熱端結(jié)點的特性基本上沒有影響，因為當結(jié)點所處的溫度不變時，溫差電路中引入第三種材料時并不改變?nèi)惪穗妱觿荨＿@同樣也適用于熱電制冷器電路中的引線。圖8-13為一典型的制冷電偶(也稱泊爾帖電偶)，由于單個制冷電偶的制冷能力相當小，必須把許多個串聯(lián)或并聯(lián)起來，組成各種各樣的熱電堆，廣泛應(yīng)用于軍事、電子、交通、化工、商業(yè)、醫(yī)療、氣象、空調(diào)和制冷等行業(yè)。

    任何一個熱電堆都由許多P型和n型半導體制冷元件并聯(lián)或串聯(lián)而成。一個P型和一個T型元件加上連接片組成一個電偶。而P型和n型元件分別稱為電偶的臂。兩個臂與連接片間連接方式的正確設(shè)計，對熱電制冷器的質(zhì)量有很大的影響。

首先，在制冷電偶的結(jié)構(gòu)設(shè)計中要消除或減少機械應(yīng)力，這種應(yīng)力是由于冷端連接片的收縮或熱端連接片的膨脹所引起的。例如圖8-14所示的制冷電偶，冷端連接片3、熱端連接片4,5及散熱器7都由導電和導熱性好的材料制成，它們具有較大的線膨脹系數(shù)。因此，在制冷電偶的工作過程中，由于連接片3的收縮而產(chǎn)生一對壓縮應(yīng)力P1，而在散熱器7上產(chǎn)生一對,拉伸應(yīng)力P2，這些應(yīng)力最終可能會導致熱電堆的損壞。

由于熱脹冷縮產(chǎn)生的機械應(yīng)力是不可能完全消除的，只能在電偶的結(jié)構(gòu)上加以考慮。一種方法是在連接片上采取措施，可在中間部位開一個缺口（圖8-15)或彎曲成孤形，從而使連接片有一定的伸縮性。這樣，可以減少熱脹冷縮而作用在電偶臂上的力，另一種減少機械應(yīng)力的方法是在電偶臂上涂一層過渡層，其材料應(yīng)具有足夠的塑性和低的電阻，通常用鉍或鉍的合金。

圖8-16是在電偶臂上涂秘的結(jié)構(gòu)，先在臂4和8的兩個端面上涂一層鉍，然后再與連接片1和7用低熔點釬料焊成一體，鑄過渡層的厚度不應(yīng)超過0.2-0.3mm，否則會增加電阻。

    秘過渡層也可直接用來焊接電偶臂和連接片，如圖8-17所示。電偶臂3與連接片1、5之間用鑄焊接層2、4直接連起來，這樣由于秘層有良好的塑性，使熱脹冷縮時電偶中的機械應(yīng)力減少。