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针对散热受限热电制冷系统中温度非稳态变化过程，建立了一个简单的分析模型，基于该模型对CCD芯片热电制冷进行了仿真分析和实验研究。仿真和实验结果均表明：在散热受限条件下，热电制冷系统的热传过程长时间处于非稳态；存在一个最优制冷电流Imax，当Ic〈Imax时，增大Ic可以提高制冷效果；反之，则不然。电流越大，芯片温度非稳态变化就越快。当制冷量小于热负载，芯片从被制冷转为被加热。热沉散热能力越强，制冷效果越好。