Пристрої охолодження на основі модулів Пельтьє часто називають активними холодильниками Пельтьє або просто кулерами Пельтьє

Типовий модуль забезпечує значний температурний перепад, який становить кілька десятків градусів. При відповідному примусовому охолодженні радіатора, що нагрівається, другий радіатор - холодильник, дозволяє досягти від'ємних значень температур. Для збільшення різниці температур можливе каскадне включення термоелектричних модулів Пельтьє при забезпеченні адекватного їх охолодження. Це дозволяє порівняно простими засобами отримати значний перепад температур і забезпечити ефективне охолодження елементів, що захищаються.

Об'єднання великої кількості пар напівпровідників р- і N-типу дозволяє створювати охолоджуючі елементи - модулі Пельтьє порівняно великої потужності. Модуль Пельтьє, являє собою термоелектричний холодильник, що складається з послідовно з'єднаних напівпровідників р- і N-типу, що утворюють р- та NP-переходи. Кожен з таких переходів має тепловий контакт з одним із двох радіаторів. У результаті проходження електричного струму певної полярності утворюється перепад температур між радіаторами модуля Пельтьє: один радіатор працює як холодильник, інший радіатор нагрівається і служить для відводу тепла.

Модулі Пельтьє

Застосування ефекту Пельтьє

Ефект Пельтьє, як і всі термоелектричні явища, виражений особливо сильно в ланцюгах, складених з електронних (п - тип) і діркових (р - тип) напівпровідників.

Причина виникнення ефекту Пельтьє на контакті напівпровідників з однаковим видом носіїв струму (два напівпровідника N-типу або два напівпровідника р-типу) така ж, як і у випадку контакту двох металевих провідників. Носії струму (електрони чи дірки) по різні сторони спаю мають різну середню енергію, яка залежить від багатьох причин: енергетичного спектру, концентрації, механізму розсіяння носіїв заряду. Якщо носії, пройшовши через спай, потрапляють в область з меншою енергією, вони передають надлишок енергії кристалічній решітці, в результаті чого поблизу контакту відбувається виділення теплоти Пельтьє і підвищується температура контакту. При цьому на іншому спаї носії, переходячи в область з більшою енергією, запозичують відсутню енергію від ґраток, відбувається поглинання теплоти Пельтьє і зниження температури.

Величина тепла, що виділяється внаслідок ефекту Пельтьє, і його знак залежать від виду контактуючих речовин, сили струму і часу його проходження. Класична теорія пояснює явище Пельтьє тим, що при переносі електронів струмом з одного металу в іншій, вони прискорюються або сповільнюються внутрішньою контактною різницею потенціалів між металами. У разі прискорення кінетична енергія електронів збільшується, а потім виділяється у вигляді тепла. У зворотному випадку кінетична енергія зменшується і енергія поповнюється за рахунок енергії теплових коливань атомів другого провідника, таким чином він починає охолоджуватися. При більш повному розгляді враховується зміна не тільки потенціальної, а й повної енергії.

Де q – заряд, який пройшов через контакт, П - так званий коефіцієнт Пельтьє, який залежить від природи контактуючих матеріалів та їх температури.

Дата добавления: 2014-01-05