เพลเทียร์เอฟเฟ็กต์ ข้อเสียมีดังต่อไปนี้:

อุปกรณ์ทำความเย็นได้รับการยอมรับอย่างมั่นคงในชีวิตของเราจนเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการว่าเราจะจัดการได้อย่างไรหากไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าว แต่การออกแบบสารทำความเย็นแบบคลาสสิกไม่เหมาะสำหรับการใช้งานแบบเคลื่อนที่ เช่น กระเป๋าเก็บความเย็นสำหรับการเดินทาง

เพื่อจุดประสงค์นี้ การติดตั้งจะใช้โดยหลักการทำงานขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์ Peltier เรามาพูดสั้น ๆ เกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้

มันคืออะไร?

คำนี้หมายถึงปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริกที่ค้นพบในปี 1834 โดยนักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส Jean-Charles Peltier สาระสำคัญของผลกระทบคือการปลดปล่อยหรือการดูดซับความร้อนในบริเวณที่มีตัวนำที่ไม่เหมือนกันซึ่งกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสัมผัสกัน

ตามทฤษฎีคลาสสิก มีคำอธิบายสำหรับปรากฏการณ์นี้: กระแสไฟฟ้าถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างโลหะ ซึ่งสามารถเร่งหรือชะลอการเคลื่อนที่ของพวกมัน ขึ้นอยู่กับความต่างศักย์สัมผัสในตัวนำที่ทำจากวัสดุต่างกัน ดังนั้นเมื่อพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น พลังงานความร้อนจึงถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน

บนตัวนำที่สองจะสังเกตกระบวนการย้อนกลับซึ่งต้องเติมพลังงานตามกฎพื้นฐานของฟิสิกส์ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นสะเทือนจากความร้อนซึ่งทำให้โลหะเย็นตัวลงจากตัวนำตัวนำตัวที่สอง

เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถผลิตโมดูลองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีผลเทอร์โมอิเล็กทริกสูงสุดได้ เป็นเรื่องสมเหตุสมผลที่จะพูดคุยสั้น ๆ เกี่ยวกับการออกแบบ

การออกแบบและหลักการทำงาน

โมดูลสมัยใหม่เป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยแผ่นฉนวนสองแผ่น (โดยปกติจะเป็นเซรามิก) โดยมีเทอร์โมคัปเปิลเชื่อมต่อแบบอนุกรมอยู่ระหว่างกัน แผนภาพแบบง่ายขององค์ประกอบดังกล่าวสามารถดูได้ในรูปด้านล่าง

การกำหนด:

• เอ – หน้าสัมผัสสำหรับเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน
• B – พื้นผิวร้อนขององค์ประกอบ;
• C – ด้านเย็น;
• D – ตัวนำทองแดง
• E – เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ p-junction;
• สารกึ่งตัวนำชนิด F – n

การออกแบบทำในลักษณะที่แต่ละด้านของโมดูลสัมผัสกับจุดเชื่อมต่อ p-n หรือ n-p (ขึ้นอยู่กับขั้วไฟฟ้า) หน้าสัมผัส p-n ได้รับความร้อน หน้าสัมผัส n-p จะถูกทำให้เย็นลง (ดูรูปที่ 3) ดังนั้น ความแตกต่างของอุณหภูมิ (DT) จึงเกิดขึ้นที่ด้านข้างขององค์ประกอบ สำหรับผู้สังเกตการณ์ ผลกระทบนี้จะดูเหมือนการถ่ายโอนพลังงานความร้อนระหว่างด้านข้างของโมดูล เป็นที่น่าสังเกตว่าการเปลี่ยนขั้วไฟฟ้าทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวที่ร้อนและเย็น

ข้าว. 3. A – ด้านร้อนขององค์ประกอบเทอร์โม, B – ด้านเย็น

ข้อมูลจำเพาะ

คุณลักษณะของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริกอธิบายโดยพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• ความสามารถในการทำความเย็น (Q สูงสุด) คุณลักษณะนี้ถูกกำหนดโดยกระแสสูงสุดที่อนุญาตและความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านข้างของโมดูลซึ่งวัดเป็นวัตต์
• ความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดระหว่างด้านข้างขององค์ประกอบ (DT สูงสุด) พารามิเตอร์จะได้รับสำหรับสภาวะในอุดมคติหน่วยการวัดคือองศา
• กระแสไฟที่อนุญาตที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิแตกต่างกันสูงสุด – I สูงสุด;
• แรงดันไฟฟ้าสูงสุด U สูงสุดที่จำเป็นสำหรับกระแส I สูงสุดเพื่อให้ถึงค่าความแตกต่างสูงสุด DT max ;
• ความต้านทานภายในของโมดูล - ความต้านทานระบุเป็นโอห์ม
• ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ - COP (คำย่อจากภาษาอังกฤษ - ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ) โดยพื้นฐานแล้วนี่คือประสิทธิภาพของอุปกรณ์ซึ่งแสดงอัตราส่วนของการทำความเย็นต่อการใช้พลังงาน สำหรับองค์ประกอบราคาไม่แพง พารามิเตอร์นี้อยู่ในช่วง 0.3-0.35 สำหรับรุ่นที่มีราคาแพงกว่าจะเข้าใกล้ 0.5

การทำเครื่องหมาย

มาดูกันว่าการถอดรหัสเครื่องหมายโมดูลทั่วไปโดยใช้ตัวอย่างรูปที่ 4 เป็นอย่างไร

รูปที่ 4 โมดูล Peltier ที่มีเครื่องหมาย TEC1-12706

การทำเครื่องหมายแบ่งออกเป็นสามกลุ่มที่มีความหมาย:

1. การกำหนดองค์ประกอบ ตัวอักษรสองตัวแรกจะไม่เปลี่ยนแปลงเสมอ (TE) ซึ่งบ่งชี้ว่านี่คือองค์ประกอบเทอร์โม ถัดไประบุขนาด อาจมีตัวอักษร “C” (มาตรฐาน) และ “S” (เล็ก) ตัวเลขสุดท้ายระบุจำนวนเลเยอร์ (เรียงซ้อน) ในองค์ประกอบ
2. จำนวนเทอร์โมคัปเปิลในโมดูลที่แสดงในรูปภาพคือ 127
3. กระแสไฟที่กำหนดอยู่ในหน่วยแอมแปร์สำหรับเราคือ 6 A

เครื่องหมายของซีรีส์ TEC1 รุ่นอื่นจะอ่านในลักษณะเดียวกันเช่น 12703, 12705, 12710 เป็นต้น

แอปพลิเคชัน

แม้จะมีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ แต่องค์ประกอบเทอร์โมอิเล็กทริกก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัด คอมพิวเตอร์ และเครื่องใช้ในครัวเรือน โมดูลเป็นองค์ประกอบการทำงานที่สำคัญของอุปกรณ์ต่อไปนี้:

• หน่วยทำความเย็นเคลื่อนที่
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อผลิตไฟฟ้า
• ระบบระบายความร้อนในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล
• คูลเลอร์สำหรับน้ำหล่อเย็นและน้ำร้อน
• เครื่องลดความชื้น ฯลฯ

เราจะยกตัวอย่างโดยละเอียดเกี่ยวกับการใช้โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก

ตู้เย็นที่ใช้องค์ประกอบ Peltier

หน่วยทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกมีประสิทธิภาพด้อยกว่าคอมเพรสเซอร์และอะนาล็อกการดูดซับอย่างมาก แต่มีข้อได้เปรียบที่สำคัญซึ่งทำให้แนะนำให้ใช้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ข้อดีเหล่านี้ได้แก่:

• ความเรียบง่ายของการออกแบบ
• ความต้านทานการสั่นสะเทือน
• ไม่มีองค์ประกอบที่เคลื่อนไหว (ยกเว้นพัดลมที่เป่าหม้อน้ำ)
• ระดับเสียงต่ำ
• ขนาดเล็ก
• ความสามารถในการทำงานในตำแหน่งใดก็ได้
• อายุการใช้งานยาวนาน
• การใช้พลังงานต่ำ

คุณลักษณะเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งแบบเคลื่อนที่

องค์ประกอบ Peltier เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริกสามารถทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้หากด้านใดด้านหนึ่งได้รับความร้อนแบบบังคับ ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านข้างมากเท่าไร กระแสไฟฟ้าที่สร้างจากแหล่งกำเนิดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น น่าเสียดายที่อุณหภูมิสูงสุดสำหรับเครื่องกำเนิดความร้อนนั้นมีจำกัด ซึ่งต้องไม่สูงกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะบัดกรีที่ใช้ในโมดูล การละเมิดเงื่อนไขนี้จะนำไปสู่ความล้มเหลวขององค์ประกอบ

สำหรับการผลิตเครื่องกำเนิดความร้อนจำนวนมาก จะใช้โมดูลพิเศษที่มีการบัดกรีที่ทนไฟ โดยสามารถให้ความร้อนได้ที่อุณหภูมิ 300°C ในองค์ประกอบทั่วไป เช่น TEC1 12715 ขีดจำกัดคือ 150 องศา

เนื่องจากประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดังกล่าวต่ำจึงใช้เฉพาะในกรณีที่ไม่สามารถใช้แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม เครื่องกำเนิดความร้อนขนาด 5-10 วัตต์เป็นที่ต้องการของนักท่องเที่ยว นักธรณีวิทยา และผู้อยู่อาศัยในพื้นที่ห่างไกล การติดตั้งแบบอยู่กับที่ขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพซึ่งขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงอุณหภูมิสูงจะใช้ในการจ่ายพลังงานให้กับหน่วยจ่ายก๊าซ อุปกรณ์สถานีอุตุนิยมวิทยา ฯลฯ

เพื่อระบายความร้อนให้กับโปรเซสเซอร์

เมื่อไม่นานมานี้ โมดูลเหล่านี้เริ่มใช้ในระบบระบายความร้อน CPU ของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เมื่อพิจารณาถึงประสิทธิภาพที่ต่ำของเทอร์โมอิเลเมนต์ ประโยชน์ของโครงสร้างดังกล่าวค่อนข้างน่าสงสัย ตัวอย่างเช่นในการทำความเย็นแหล่งความร้อนด้วยกำลัง 100-170 W (ตรงกับรุ่น CPU ที่ทันสมัยที่สุด) คุณจะต้องใช้จ่าย 400-680 W ซึ่งต้องติดตั้งแหล่งจ่ายไฟที่ทรงพลัง

ข้อผิดพลาดประการที่สองคือโปรเซสเซอร์ที่ไม่ได้โหลดจะปล่อยพลังงานความร้อนน้อยลง และโมดูลสามารถระบายความร้อนให้ต่ำกว่าจุดน้ำค้างได้ เป็นผลให้เกิดการควบแน่นซึ่งรับประกันว่าจะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหายได้

ผู้ที่ตัดสินใจสร้างระบบดังกล่าวด้วยตนเองจะต้องดำเนินการคำนวณหลายชุดเพื่อเลือกพลังของโมดูลสำหรับรุ่นโปรเซสเซอร์เฉพาะ

จากที่กล่าวมาข้างต้น การใช้โมดูลเหล่านี้เป็นระบบระบายความร้อนของ CPU นั้นไม่คุ้มค่า นอกจากนี้ ยังอาจทำให้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทำงานล้มเหลวได้

สถานการณ์แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงกับอุปกรณ์ไฮบริดที่ใช้โมดูลระบายความร้อนร่วมกับการระบายความร้อนด้วยน้ำหรืออากาศ

ระบบระบายความร้อนแบบไฮบริดได้พิสูจน์ประสิทธิภาพแล้ว แต่ต้นทุนที่สูงจำกัดกลุ่มผู้ชื่นชม

เครื่องปรับอากาศที่ใช้องค์ประกอบ Peltier

ตามทฤษฎีแล้ว อุปกรณ์ดังกล่าวจะมีโครงสร้างง่ายกว่าระบบควบคุมสภาพอากาศแบบคลาสสิกมาก แต่ทั้งหมดกลับมีประสิทธิภาพต่ำ การทำให้ตู้เย็นปริมาณเล็กน้อยเย็นลงเป็นสิ่งหนึ่งที่เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่ทำให้ห้องหรือภายในรถเย็นลง เครื่องปรับอากาศที่ใช้โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริกจะกินไฟมากกว่า (3-4 เท่า) มากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้สารทำความเย็น

สำหรับการใช้เป็นระบบควบคุมสภาพอากาศในรถยนต์ พลังงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามาตรฐานจะไม่เพียงพอต่อการใช้งานอุปกรณ์ดังกล่าว การแทนที่ด้วยอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะนำไปสู่การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอย่างมากซึ่งไม่คุ้มค่า

ในฟอรัมเฉพาะเรื่องการอภิปรายในหัวข้อนี้เกิดขึ้นเป็นระยะและมีการพิจารณาการออกแบบแบบโฮมเมดต่างๆ แต่ยังไม่ได้สร้างต้นแบบการทำงานที่ครบถ้วนสมบูรณ์ (ไม่นับเครื่องปรับอากาศสำหรับหนูแฮมสเตอร์) ค่อนข้างเป็นไปได้ที่สถานการณ์จะเปลี่ยนไปเมื่อโมดูลที่มีประสิทธิภาพที่ยอมรับได้มากกว่ามีจำหน่ายในวงกว้าง

สำหรับน้ำหล่อเย็น

องค์ประกอบเทอร์โมอิเล็กทริกมักถูกใช้เป็นสารหล่อเย็นสำหรับเครื่องทำน้ำเย็น การออกแบบประกอบด้วย: โมดูลทำความเย็น ตัวควบคุมที่ควบคุมอุณหภูมิ และเครื่องทำความร้อน การใช้งานนี้ง่ายกว่าและราคาถูกกว่าวงจรคอมเพรสเซอร์มากนอกจากนี้ยังเชื่อถือได้และใช้งานง่ายกว่าอีกด้วย แต่ก็มีข้อเสียบางประการเช่นกัน:

• น้ำไม่เย็นลงที่อุณหภูมิต่ำกว่า 10-12°C;
• การระบายความร้อนใช้เวลานานกว่าคอมเพรสเซอร์ ดังนั้นเครื่องทำความเย็นดังกล่าวจึงไม่เหมาะสำหรับสำนักงานที่มีพนักงานจำนวนมาก
• อุปกรณ์มีความไวต่ออุณหภูมิภายนอกในห้องอุ่นน้ำจะไม่เย็นลงจนถึงอุณหภูมิต่ำสุด
• ไม่แนะนำให้ติดตั้งในห้องที่มีฝุ่นมาก เนื่องจากพัดลมอาจอุดตันและโมดูลทำความเย็นอาจทำงานล้มเหลว

เครื่องทำน้ำเย็นแบบตั้งโต๊ะโดยใช้องค์ประกอบ Peltier

เครื่องทำลมแห้งที่ใช้องค์ประกอบ Peltier

ต่างจากเครื่องปรับอากาศ การใช้งานเครื่องลดความชื้นโดยใช้องค์ประกอบเทอร์โมอิเล็กทริกค่อนข้างเป็นไปได้ การออกแบบค่อนข้างเรียบง่ายและราคาไม่แพง โมดูลทำความเย็นจะลดอุณหภูมิของหม้อน้ำให้ต่ำกว่าจุดน้ำค้าง ส่งผลให้ความชื้นในอากาศที่ไหลผ่านอุปกรณ์เกาะติดอยู่ น้ำที่ตกตะกอนจะถูกปล่อยลงในถังเก็บพิเศษ

แม้จะมีประสิทธิภาพต่ำ แต่ในกรณีนี้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ก็ค่อนข้างน่าพอใจ

วิธีการเชื่อมต่อ?

จะไม่มีปัญหาในการเชื่อมต่อโมดูลต้องใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่กับสายเอาต์พุตค่าของมันถูกระบุในแผ่นข้อมูลขององค์ประกอบ สายสีแดงต้องต่อเข้ากับขั้วบวก สายสีดำต้องต่อเข้ากับขั้วลบ ความสนใจ! การกลับขั้วจะกลับตำแหน่งของพื้นผิวที่เย็นและร้อน

จะตรวจสอบการทำงานขององค์ประกอบ Peltier ได้อย่างไร?

วิธีที่ง่ายและน่าเชื่อถือที่สุดคือการสัมผัส จำเป็นต้องเชื่อมต่อโมดูลเข้ากับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมและสัมผัสด้านต่างๆ สำหรับองค์ประกอบการทำงาน องค์ประกอบหนึ่งจะอุ่นขึ้นและอีกชิ้นจะเย็นกว่า

หากคุณไม่มีแหล่งกำเนิดที่เหมาะสม คุณจะต้องใช้มัลติมิเตอร์และไฟแช็ก กระบวนการตรวจสอบนั้นค่อนข้างง่าย:

1. เชื่อมต่อโพรบเข้ากับเทอร์มินัลโมดูล
2. นำไฟแช็คมาด้านใดด้านหนึ่ง
3. เราสังเกตการอ่านของอุปกรณ์

ในโมดูลการทำงาน เมื่อด้านใดด้านหนึ่งได้รับความร้อน จะเกิดกระแสไฟฟ้าซึ่งจะแสดงบนหน้าจอของอุปกรณ์

วิธีสร้างองค์ประกอบ Peltier ด้วยมือของคุณเอง?

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างโมดูลแบบโฮมเมดที่บ้าน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อไม่มีประโยชน์ที่จะทำเช่นนั้น เนื่องจากมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ (ประมาณ 4-10 เหรียญสหรัฐฯ) แต่คุณสามารถประกอบอุปกรณ์ที่เป็นประโยชน์ในการเดินป่าได้ เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริก

เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ จำเป็นต้องประกอบตัวแปลงอย่างง่ายบนชิป IC L6920

อินพุตของตัวแปลงดังกล่าวมาพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าในช่วง 0.8-5.5 V และที่เอาต์พุตจะผลิตกระแสไฟฟ้าที่เสถียร 5 V ซึ่งเพียงพอสำหรับการชาร์จอุปกรณ์มือถือส่วนใหญ่ หากใช้องค์ประกอบ Peltier ทั่วไป จำเป็นต้องจำกัดช่วงอุณหภูมิการทำงานของด้านที่ให้ความร้อนไว้ที่ 150 °C เพื่อหลีกเลี่ยงความยุ่งยากในการติดตาม ควรใช้หม้อน้ำเดือดเป็นแหล่งความร้อนจะดีกว่า ในกรณีนี้ รับประกันว่าองค์ประกอบจะไม่ร้อนเกิน 100 °C

ปรากฏการณ์ Peltier เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นพร้อมกับการปรากฏตัวของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัสดุสองชนิดที่แตกต่างกันเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวัสดุเหล่านั้น อธิบายครั้งแรกโดยนักวิชาการและนักประดิษฐ์ Lenz

รับทราบ

เราไม่สามารถเพิกเฉยต่อความกตัญญูของ USSR Academy of Sciences และ A.F. Ioffe สำหรับผลงานอันยิ่งใหญ่ของเขาเกี่ยวกับการพัฒนาเทอร์โมอิเล็กทริกในสหภาพโซเวียตและนำผลการวิจัยไปสู่ความสนใจของสาธารณชน

การบังคับใช้

เอฟเฟกต์ Peltier ใช้สำหรับทำความเย็น การให้ความร้อนสามารถทำได้โดยตัวนำใด ๆ ตามกฎหมาย Joule-Lenz ดังนั้นปรากฏการณ์นี้จึงมีประโยชน์:

1. เพื่อสร้างตู้เย็นไฟฟ้าแรงต่ำและไฟฟ้ากระแสตรง มีความเป็นไปได้ในการให้ความร้อนเมื่อเปลี่ยนขั้วไฟฟ้า ในโลกตะวันตก นี่คือวิธีการออกแบบเครื่องทำแซนด์วิชสำหรับเดินทาง ความเย็นช่วยให้ผลิตภัณฑ์ไม่เน่าเสีย การกลับขั้วช่วยให้คุณสามารถเสิร์ฟผลิตภัณฑ์ร้อนได้
2. ตัวระบายความร้อนของโปรเซสเซอร์มีส่วนสำคัญต่อลักษณะเสียงโดยรวมของยูนิตระบบ หากคุณแทนที่ด้วยองค์ประกอบ Peltier บางครั้งพัดลมทั่วไปก็เพียงพอแล้ว มันไม่ดังมาก เคสไม่มีหม้อน้ำที่ทรงพลัง และการติดตั้งนั้นเชื่อถือได้ (ต่างจากวัสดุของเมนบอร์ด)

การพัฒนาทฤษฎีการทำความเย็น

เอฟเฟกต์ Peltier ไม่ได้ดึงดูดความสนใจจากนักวิทยาศาสตร์อย่างใกล้ชิดและดูไร้ประโยชน์ เปิดในปี พ.ศ. 2377 โดยรวบรวมฝุ่นบนชั้นวางของห้องสมุดวิทยาศาสตร์มานานกว่าศตวรรษก่อนที่จะพบวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญครั้งแรกในพื้นที่นี้ ตัวอย่างเช่น Altenkirch (1911) ประกาศว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้เอฟเฟกต์ Peltier ในหน่วยทำความเย็น ในการคำนวณของเขา เขาอาศัยการใช้โลหะบริสุทธิ์แทนโลหะผสมและเซมิคอนดักเตอร์

การเข้าใจผิดของข้อสรุปของนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้รับการยืนยันในภายหลังซึ่งห้องปฏิบัติการเซมิคอนดักเตอร์ของ USSR Academy of Sciences มีบทบาทสำคัญ ภายในปี 1950 ทฤษฎีที่สอดคล้องกันได้ถูกสร้างขึ้นว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จะทำให้สามารถสร้างตู้เย็นความร้อนด้วยไฟฟ้าเครื่องแรกได้ ด้วยประสิทธิภาพที่ค่อนข้างต่ำเพียง 20% อุปกรณ์จึงลดอุณหภูมิลง 24 องศา ซึ่งโดยส่วนใหญ่ก็เพียงพอสำหรับใช้ในครัวเรือน หลายปีต่อมา อุณหภูมิที่แตกต่างกันอยู่ที่ 60 องศาแล้ว

ในฟิสิกส์ของทศวรรษที่ 50 องค์ประกอบ Peltier ถือเป็นเครื่องทำความเย็นที่ใช้ก๊าซอิเล็กตรอนแทนฟรีออน จึงได้มีการทบทวนระบบ พารามิเตอร์หลักคือค่าสัมประสิทธิ์การทำความเย็นอัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ได้รับต่อหน่วยเวลาต่อพลังงานที่ใช้ไป สำหรับเครื่องปรับอากาศและตู้เย็นแบบฟรีออนสมัยใหม่ ตัวเลขดังกล่าวเกินหนึ่งตัว ในช่วงทศวรรษที่ 50 องค์ประกอบ Peltier แทบจะไม่ถึง 20%

ผลกระทบจากมุมมองของอุณหพลศาสตร์

เอฟเฟกต์ Peltier อธิบายได้ด้วยสูตรที่แสดงปริมาณพลังงานที่ถูกถ่ายโอนที่กระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง การแสดงเป็นหน่วยเวลาจะพบพลังของอุปกรณ์ตามความต้องการของตู้เย็น องค์ประกอบ Silent Peltier สำหรับตัวทำความเย็นโปรเซสเซอร์ได้รับความนิยมในปัจจุบัน แผ่นขนาดเล็กจะทำให้แม่พิมพ์เย็นลงและระบายความร้อนด้วยหม้อน้ำของเครื่องทำความเย็น องค์ประกอบ Peltier ทำหน้าที่เป็นปั๊มความร้อนซึ่งรับประกันว่าจะขจัดความร้อนออกจากโปรเซสเซอร์กลาง เพื่อป้องกันไม่ให้ร้อนเกินไป

ในสูตรในรูป อัลฟ่าหมายถึงค่าสัมประสิทธิ์เทอร์โม-EMF ของครึ่งหนึ่ง (ส่วนประกอบ) ขององค์ประกอบ T คืออุณหภูมิในการทำงานเป็นองศาเคลวิน ตามกฎแล้วในแต่ละองค์ประกอบจะมีผลข้างเคียงของทอมสัน: หากกระแสไหลผ่านตัวนำและมีการไล่ระดับอุณหภูมิ (ความแตกต่างทิศทาง) ตามแนวเส้น ความร้อนอื่น ๆ จะถูกปล่อยออกมานอกเหนือจากความร้อนของจูล คนหลังชื่อทอมสัน ในบางส่วนของโซ่พลังงานจะถูกดูดซับ ซึ่งหมายความว่าเอฟเฟกต์ของ Thomson มีอิทธิพลอย่างมากต่อการทำงานของเครื่องทำความร้อนและตู้เย็น แต่ดังที่กล่าวไปแล้ว มันเป็นปัจจัยข้างเคียงที่ไม่สามารถระบุได้

จากสูตรพบว่าวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดคือฉนวนกันความร้อนระหว่างทางแยก ทั้งคู่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถสร้างเทอร์โม-EMF ได้ กระแสไฟฟ้าจะต้องเอาชนะความต้านทานของมันได้ พลังงานที่ใช้ไปจะเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของอุณหภูมิและค่าสัมประสิทธิ์เทอร์โม-EMF ของสาร และขึ้นอยู่กับกระแสที่ไหล กราฟการพึ่งพาแสดงถึงเส้นโค้ง และด้วยการแยกความแตกต่างเพื่อหาค่าสุดขั้ว จึงเป็นไปได้ที่จะได้เงื่อนไขเพื่อให้บรรลุถึงความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุด (ระหว่างห้องและตู้เย็น)

ตัวเลขแสดงผลการดำเนินการหาอนุพันธ์โดยคำนวณกระแสที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้านทาน R ของเทอร์โมคัปเปิลและการเพิ่มขึ้นสูงสุดของผลการทำความเย็น จากสูตรเหล่านี้จะได้รถยนต์ในอุดมคติหาก:

• ค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุเทอร์โมคัปเปิลจะเท่ากัน
• ค่าการนำความร้อนของวัสดุเทอร์โมคัปเปิลจะเท่ากัน
• ค่าสัมประสิทธิ์เทอร์โม-EMF เท่ากัน แต่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม
• ส่วนและความยาวของกิ่งเทอร์โมคัปเปิลจะเท่ากัน

เป็นการยากที่จะนำเงื่อนไขเหล่านี้ไปใช้ในทางปฏิบัติ ในกรณีนี้ ค่าสัมประสิทธิ์ขีดจำกัดของประสิทธิภาพจะเท่ากับอัตราส่วนของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อความเย็นต่อความแตกต่างของอุณหภูมิ ให้เราจำไว้ว่านี่คือลักษณะของรถในอุดมคติ แต่ในความเป็นจริงมันยังไม่สามารถบรรลุได้

วิธีเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องทำความเย็นโดยใช้องค์ประกอบ Peltier

ตัวเลขแสดงกราฟของปริมาณที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพขององค์ประกอบ Peltier สิ่งแรกที่ดึงดูดสายตาของคุณก็คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเทอร์โมมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์เมื่อความเข้มข้นของตัวพาประจุเพิ่มขึ้น นี่เป็นเครื่องเตือนใจว่าโลหะไม่ถือเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตเทอร์โมคัปเปิ้ล ในทางกลับกันค่าการนำความร้อนจะเพิ่มขึ้น ในทางอุณหพลศาสตร์เชื่อว่าประกอบด้วยสององค์ประกอบ:

1. การนำความร้อนของโครงตาข่ายคริสตัล
2. การนำความร้อนเป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยเหตุผลที่ชัดเจน องค์ประกอบนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของผู้ให้บริการที่เสียค่าใช้จ่าย และทำให้เกิดการเติบโตของเส้นโค้งในกราฟที่นำเสนอ ค่าการนำความร้อนของโครงตาข่ายคริสตัลยังคงเกือบคงที่

นักวิจัยมีความสนใจในผลคูณกำลังสองของสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าเทอร์โมและค่าการนำไฟฟ้า ค่าดังกล่าวอยู่ในตัวเศษของนิพจน์สำหรับค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ จากข้อมูลดังกล่าว พบว่าค่าสุดโต่งอยู่ที่ความเข้มข้นของพาหะอิสระในบริเวณ 10 ถึงกำลัง 19 ของหน่วยต่อลูกบาศก์เซนติเมตร นี่เป็นขนาดที่น้อยกว่าที่พบในโลหะบริสุทธิ์สามอันดับ ซึ่งข้อสรุปตามมาโดยตรงว่าเซมิคอนดักเตอร์จะเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับองค์ประกอบของ Peltier

ส่วนแบ่งขององค์ประกอบที่สองนั้นค่อนข้างน้อยในทิศทางที่เล็กกว่าตามแกน abscissa นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะนำวัสดุจากช่วงเวลานี้ ค่าการนำไฟฟ้าของไดอิเล็กทริกต่ำเกินไปซึ่งอธิบายถึงความเป็นไปไม่ได้ในการใช้งานในบริบทนี้ ทั้งหมดนี้ทำให้เราสามารถระบุเหตุผลว่าทำไมข้อสรุปของ Altenkirch จึงไม่ได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง

ทฤษฎีควอนตัมนำไปใช้กับองค์ประกอบ Peltier

อุณหพลศาสตร์ไม่อนุญาตให้มีการคำนวณที่แม่นยำ แต่อธิบายกระบวนการเลือกวัสดุสำหรับองค์ประกอบ Peltier ในเชิงคุณภาพ เพื่อแก้ไขสถานการณ์ นักฟิสิกส์เรียกร้องให้ทฤษฎีควอนตัมช่วย มันทำงานด้วยค่าเดียวกัน ซึ่งแสดงผ่านความเข้มข้นของตัวพาประจุฟรี ศักยภาพทางเคมี และค่าคงที่ของ Boltzmann ทฤษฎีดังกล่าวเรียกกันทั่วไปว่าจลนศาสตร์ (หรือจุลทรรศน์) เนื่องจากถือเป็นโลกลวงตาและโลกที่ไม่รู้จักของอนุภาคขนาดเล็กที่สุด ในบรรดาการกำหนดมีดังนี้:

1. l คือเส้นทางของผู้ให้บริการฟรี ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ผลลัพธ์ถูกกำหนดโดยดัชนีระดับของกลไกการกระเจิงของอิเล็กตรอน r (สำหรับโปรยอะตอมนี่คือ 0 สำหรับโปรยไอออนิกและอุณหภูมิต่ำกว่า Debye หนึ่ง - 0.5; เหนือ Debye หนึ่ง - 1; สำหรับการกระเจิงโดยไอออนที่ไม่บริสุทธิ์ - 2)
2. f คือฟังก์ชันการกระจาย Fermi (เหนือระดับพลังงาน)
3. x คือพลังงานจลน์ที่ลดลงของตัวพาประจุ

อินทิกรัลของฟังก์ชัน Fermi แสดงอยู่ในตาราง การคำนวณนั้นไม่ยาก สมการของทฤษฎีจุลทรรศน์ได้รับการแก้ไขโดยคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์ของเทอร์โม-EMF และค่าการนำไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้สามารถค้นหาค่าสัมประสิทธิ์การทำความเย็นได้ การดำเนินการที่ซับซ้อนเหล่านี้ดำเนินการโดย B.I. บ็อค ซึ่งพบว่าค่าที่เหมาะสมที่สุดของสัมประสิทธิ์ Seebeck อยู่ในช่วงระหว่าง 150 ถึง 400 μV/K แต่ขึ้นอยู่กับระดับของกลไกการกระเจิง เมื่อมองแวบแรกเป็นที่ชัดเจนว่าโลหะไม่ได้สังเกตค่าต่างๆ ด้วยเหตุนี้ กลุ่มนักฟิสิกส์ที่นำโดย Ioffe แสดงให้เห็นว่าวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับเทอร์โมคัปเปิลต้องเป็นไปตามเงื่อนไขหลายประการ:

1. อัตราส่วนสูงสุดของการเคลื่อนที่ของตัวพาต่อค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของโครงตาข่ายคริสตัล
2. ความเข้มข้นของตัวพาตามสูตรที่แสดงในรูป

วี.พี. Juse แสดงให้เห็นว่าสารใดมีความคล่องตัวที่ต้องการ โครงสร้างผลึกของพวกมันอยู่กึ่งกลางระหว่างอะตอมและโลหะ การนำสิ่งเจือปนเข้าไปในวัสดุจะช่วยลดความคล่องตัวเสมอ สิ่งนี้อธิบายความจริงที่ว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าความร้อนสำหรับโลหะผสมนั้นสูงกว่าวัสดุบริสุทธิ์ แต่สิ่งสกปรกเพิ่มขึ้น r สำหรับสารในอุดมคติที่ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ สัมประสิทธิ์เทอร์โม-EMF ควรคงค่าคงที่ไว้ที่ 172 μV/K ความเข้มข้นจะต้องเปลี่ยนแปลงตามกฎหมายที่ระบุไว้ในรูป (ดูวรรค 2)

เซมิคอนดักเตอร์มีความโดดเด่นด้วยความสามารถในการเลือกวัสดุที่ความเข้มข้นของตัวพาประจุขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และเพื่อค้นหาวัสดุที่มีค่าความแตกต่างเกือบเป็นศูนย์ ด้วยการรวมคุณสมบัติเหล่านี้เข้าด้วยกัน คุณจึงสามารถพยายามค้นหาวัสดุที่ใกล้เคียงที่สุดกับอุดมคติได้

การออกแบบตู้เย็น

เพื่อปรับปรุงเอฟเฟกต์ องค์ประกอบ Peltier จะรวมกันแบบขนาน ในขณะเดียวกัน พลังของพวกเขาก็เพิ่มขึ้น ในการออกแบบตู้เย็นของคุณเอง จำเป็นต้องคำนึงถึงการคำนวณการสูญเสียความร้อนผ่านโครงสร้างระนาบ มีการสร้างเครื่องคิดเลขแบบพิเศษขึ้นมา มีหลายเครื่องที่มีจำหน่ายทางออนไลน์

การออกแบบแบบสุ่มไม่ได้ผลกำไรด้วยเหตุผลที่ชัดเจน และข่าวดีก็คือว่าส่วนประกอบ Peltier มีราคาลดลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ใน Ali Express ซื้อผลิตภัณฑ์ 60 W จากประเทศจีนในราคา 300 รูเบิล ดูไม่ยากว่าประกอบตู้เย็นได้ในราคา 3000 และอุณหภูมิที่จะรักษานั้นขึ้นอยู่กับการออกแบบที่ต้องคำนวณ

ฉันแนะนำให้ดูวิดีโอสั้น ๆ สองรายการ
บางท่านอาจเคยเจอพวกเขาทางออนไลน์แล้ว อุปกรณ์ที่คล้ายกันนี้ใช้ในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์
อย่างไรก็ตาม เราจะมาดูรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่างเกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพของปรากฏการณ์นี้ อุปกรณ์ทำความเย็นขนาดเล็กดังกล่าวมีความน่าสนใจเนื่องจากหลักการทำงานของอุปกรณ์นั้นขึ้นอยู่กับผลกระทบทางกายภาพที่เฉพาะเจาะจง

วิดีโอ 1

วิดีโอ 2

อุปกรณ์เหล่านี้มีพื้นฐานมาจาก เพลเทียร์เอฟเฟ็กต์

ปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้ถูกค้นพบใน 1834 ปี ฌอง-ชาร์ลส์ เปลเทียร์,ช่างซ่อมนาฬิกาจากฝรั่งเศส เอฟเฟกต์ที่ได้นั้นได้รับการตั้งชื่อตามผู้ค้นพบ - เอฟเฟกต์ Peltierเพลเทียร์ค้นพบว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรที่ประกอบด้วยตัวนำสองตัวที่แตกต่างกัน จุดเชื่อมต่อด้านหนึ่งจะเย็นลงและอีกจุดหนึ่งจะร้อนขึ้น
การปลดปล่อยความร้อนเมื่อสัมผัสกับไฟฟ้าเป็นที่ทราบและเข้าใจกันดีอยู่แล้วในขณะนั้น แต่การปลดปล่อยความร้อนนั้นยังไม่ชัดเจนและไม่ได้ศึกษา

จากนั้นความพยายามที่จะใช้เอฟเฟกต์เพื่อให้ได้อุณหภูมิต่ำไม่ประสบผลสำเร็จ เนื่องจากไม่สามารถรับค่า EMF ที่สูงได้ ดังนั้นเอฟเฟกต์ Peltier จึงถูกลืมไปนานกว่าร้อยปี
ปัญหาได้รับการแก้ไขโดยการแทนที่ตัวนำด้วยเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ 20 นักวิชาการเพื่อนร่วมชาติของเรา เอ.เอฟ.ไออฟฟ์เสนอและแสดงให้เห็นถึงความสามารถของเซมิคอนดักเตอร์ในการให้ประสิทธิภาพของกระบวนการที่เพียงพอ

เอฟเฟกต์ Peltier จะกลับกัน ซีเบคเอฟเฟ็กต์หรือที่รู้จักกันดีในชื่อเอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก

Peltier effect สามารถย้อนกลับได้ เราเห็นสิ่งนี้ในวิดีโอที่ 2 หากคุณเปลี่ยนขั้ว หน้าสัมผัสที่ร้อนก่อนหน้านี้จะกลายเป็นเย็น และในทางกลับกัน

ตามที่ฉันเขียนไว้ข้างต้นหากคุณใช้โลหะมีตระกูลเป็นตัวนำความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดที่สามารถบีบออกระหว่างสองจุดได้จะไม่สูงกว่า 3 K ดังนั้นเพื่อให้ได้ความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากขึ้นพวกเขาจึงเริ่มใช้วัสดุผสมกัน - สารกึ่งตัวนำ การนำไฟฟ้า ซึ่งอยู่ระหว่างการนำไฟฟ้าของโลหะบริสุทธิ์ เช่น ทองแดง เมื่อกระแสตรงถูกส่งผ่าน ความร้อนจะถูกสร้างขึ้นบนเซมิคอนดักเตอร์ตัวหนึ่ง และความร้อนจะถูกดูดซับไว้ที่อีกเซมิคอนดักเตอร์ การติดตั้งแบบขั้นตอนเดียวดังกล่าวทำให้สามารถลดอุณหภูมิได้สูงสุด 70...75 K
อุณหภูมิที่ลดลงอีกสามารถทำได้เท่านั้น การเชื่อมต่อแบบเรียงซ้อนเทอร์โมอิลิเมนต์
ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะบรรลุเป้าหมาย: การทำความเย็นที่ลึกยิ่งขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการทำความเย็น และลดขนาดของหน่วยอุณหภูมิต่ำ
เพื่อให้ได้ความเย็นที่เพียงพอโดยไม่เพิ่มกระแสไฟฟ้ามากเกินไป เชื่อมต่อองค์ประกอบ Peltier ตามลำดับเข้ากับแบตเตอรี่.

แบตเตอรี่เพลเทียร์

ข้อดีของเครื่องทำความเย็นที่ใช้แบตเตอรี่ Peltier:
- ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวดังนั้นจึงมีเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน
- ขาดสารทำงาน (สารทำความเย็นและสารหล่อเย็น)
- ขนาดเล็ก
- ความสามารถในการปรับประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องภายในขอบเขตใด ๆ

แต่ข้อบกพร่องได้จำกัดการใช้อุปกรณ์ดังกล่าวกับผลิตภัณฑ์เฉพาะกลุ่มอย่างมาก:
- ประสิทธิภาพต่ำ (COP) ต่ำกว่าหน่วยฟรีออนอัดไอ
- ความสามารถในการทำความเย็นต่ำ
- ราคาสูง.

ปัญหาหลักในการสร้างองค์ประกอบ Peltier ที่มีประสิทธิภาพสูงคืออิเล็กตรอนอิสระในสารเป็นตัวพาทั้งกระแสไฟฟ้าและความร้อนไปพร้อมๆ กัน วัสดุสำหรับองค์ประกอบ Peltier จะต้องมีคุณสมบัติพิเศษสองประการพร้อมกัน - นำกระแสไฟฟ้าได้ดี แต่นำความร้อนได้ไม่ดี นี่เป็นเรื่องยากในทางปฏิบัติ

ปัจจุบัน เครื่องทำความเย็นดังกล่าวพบการประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์ถ่ายภาพ อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน และกล้องโทรทรรศน์ ยังใช้ในระบบทำความเย็นสำหรับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และตู้เย็นในรถยนต์
เป็นไปได้ว่าการใช้วัสดุใหม่จะเปิดโอกาสใหม่ในการใช้ระบบและการติดตั้งดังกล่าว แอปพลิเคชั่นที่มีแนวโน้มมากที่สุดในขณะนี้คือระบบคอมพิวเตอร์ระบายความร้อน

หากคุณดูวิดีโออย่างละเอียด คุณจะเห็นชื่อตำแหน่ง เทค- นี่คือคำย่อของ English Thermoelectric Cooler ซึ่งหมายถึงเครื่องทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งเรียกอีกอย่างว่าองค์ประกอบ Peltier

อย่างไรก็ตามมันเป็นสหภาพโซเวียตที่เป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกทั้งในการวิจัยพื้นฐานและในการใช้งานจริง ตู้เย็นเทอร์โมอิเล็กทริกในครัวเรือนเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นที่นี่ในยุค 60

เพลเทียร์เอฟเฟ็กต์ เพลเทียร์เอฟเฟ็กต์

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไหลผ่านหน้าสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่แตกต่างกัน ปริมาณความร้อนแปรผันตามความแรงของกระแสไฟฟ้า ใช้ในหน่วยทำความเย็น เปิดในปี 1834 โดย J. Peltier

เพลเทียร์เอฟเฟ็กต์

PELTIER EFFECT สำหรับปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก (ซม.ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก)ประกอบด้วยการปล่อยหรือการดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านหน้าสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่แตกต่างกัน เอฟเฟกต์ Peltier เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับเอฟเฟกต์ Seebeck (ซม.ซีเบ็คเอฟเฟกต์).
ค้นพบในปี 1834 โดย J. Pelletier (ซม.เปลเทียร์ ฌอง ชาลส์ อตานาซ)ซึ่งค้นพบว่าเมื่อกระแสไหลผ่านจุดเชื่อมต่อของตัวนำสองตัวที่แตกต่างกัน อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อจะเปลี่ยนไป ในปี ค.ศ. 1838 อี.เอช. เลนซ์ (ซม.เลนซ์ เอมิลี คริสเตียโนวิช)แสดงให้เห็นว่าเมื่อมีกระแสไฟฟ้าสูงเพียงพอก็สามารถแข็งตัวหรือต้มน้ำที่หยดลงบนทางแยกได้โดยการเปลี่ยนทิศทางของกระแส
สาระสำคัญของเอฟเฟกต์ Peltier คือเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านการสัมผัสของโลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์สองชนิดในบริเวณที่สัมผัสกัน นอกเหนือจากความร้อนของจูลตามปกติ ปริมาณความร้อนเพิ่มเติมจะถูกปล่อยหรือดูดซับเรียกว่า Peltier ความร้อน Q p ตรงกันข้ามกับความร้อนจูลซึ่งเป็นสัดส่วนกับความแรงของกระแสกำลังสอง ค่าของ Q p จะเป็นสัดส่วนกับกำลังแรกของกระแส
Q p = P. I. ที
เสื้อ - เวลาผ่านไปปัจจุบัน
ฉัน - ความแข็งแกร่งในปัจจุบัน
P คือสัมประสิทธิ์ Peltier ซึ่งเป็นสัมประสิทธิ์สัดส่วนที่ขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุที่ก่อให้เกิดการสัมผัส แนวคิดทางทฤษฎีทำให้สามารถแสดงค่าสัมประสิทธิ์ Peltier ผ่านลักษณะเฉพาะระดับจุลภาคของอิเล็กตรอนการนำไฟฟ้าได้
สัมประสิทธิ์เพลเทียร์ P = T Da โดยที่ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ และ Da คือความแตกต่างในสัมประสิทธิ์เทอร์โมอิเล็กทริกของตัวนำ ทิศทางของกระแสจะเป็นตัวกำหนดว่าความร้อนของ Peltier จะถูกปล่อยหรือดูดซับหรือไม่
สาเหตุของผลกระทบก็คือ ในกรณีที่มีการสัมผัสกันระหว่างโลหะหรือสารกึ่งตัวนำ ความต่างศักย์ไฟฟ้าในการสัมผัสภายในจะเกิดขึ้นที่ขอบเขต สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าพลังงานศักย์ของพาหะทั้งสองด้านของการสัมผัสจะแตกต่างกัน เนื่องจากพลังงานเฉลี่ยของพาหะในปัจจุบันขึ้นอยู่กับสเปกตรัมพลังงาน ความเข้มข้น และกลไกการกระจายตัวของพวกมัน และจะแตกต่างกันไปในตัวนำที่แตกต่างกัน เนื่องจากพลังงานเฉลี่ยของอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าแตกต่างกันไปในตัวนำที่แตกต่างกัน ในกระบวนการชนกับไอออนของโครงตาข่าย ตัวพาจะปล่อยพลังงานจลน์ส่วนเกินให้กับโครงตาข่าย และความร้อนจะถูกปล่อยออกมา หากเมื่อผ่านการสัมผัสพลังงานศักย์ของพาหะลดลงพลังงานจลน์ของพวกมันจะเพิ่มขึ้นและอิเล็กตรอนที่ชนกับไอออนของโครงตาข่ายจะเพิ่มพลังงานเป็นค่าเฉลี่ยในขณะที่ความร้อนของ Peltier จะถูกดูดซับ ดังนั้น เมื่ออิเล็กตรอนผ่านหน้าสัมผัส อิเล็กตรอนจะถ่ายโอนพลังงานส่วนเกินไปยังอะตอมหรือเติมเต็มด้วยค่าใช้จ่าย
ในระหว่างการเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากเซมิคอนดักเตอร์ไปเป็นโลหะ พลังงานของการนำอิเล็กตรอนของเซมิคอนดักเตอร์จะสูงกว่าระดับเฟอร์มีอย่างมีนัยสำคัญ (ดูพลังงานเฟอร์มี (ซม.พลังงานเฟอร์มี)) โลหะ และอิเล็กตรอนก็ปล่อยพลังงานส่วนเกินออกไป Peltier Effect มีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษในเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งใช้ในการสร้างอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ทำความเย็นและทำความร้อน รวมถึงการสร้างตู้เย็นขนาดเล็กในหน่วยทำความเย็น

พจนานุกรมสารานุกรม. 2009 .

ดูว่า "Peltier effect" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนระหว่างทางไฟฟ้า ปัจจุบันฉันผ่านการติดต่อของทั้งสองที่แตกต่างกัน ตัวนำ การระบายความร้อนจะถูกแทนที่ด้วยการดูดซับเมื่อทิศทางของกระแสเปลี่ยนไป ฝรั่งเศสเปิดแล้ว นักฟิสิกส์ เจ. เพลเทียร์ ในปี พ.ศ. 2377 ปริมาณความร้อน... ... สารานุกรมทางกายภาพ

ปรากฏการณ์ Peltier เป็นกระบวนการปล่อยหรือดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหน้าสัมผัสของตัวนำสองตัวที่ไม่เหมือนกัน ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นและสัญญาณขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่สัมผัส ความแรงของกระแสไฟฟ้า และระยะเวลาในการขนส่ง... ... Wikipedia

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไหลผ่านหน้าสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่ต่างกัน ปริมาณความร้อนแปรผันตามความแรงของกระแสไฟฟ้า ใช้ในหน่วยทำความเย็น เปิดในปี 1834 โดย J. Pelletier... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านหน้าสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่ต่างกัน การระบายความร้อนจะถูกแทนที่ด้วยการดูดซับเมื่อทิศทางของกระแสเปลี่ยนไป ค้นพบโดย J. Peltier ในปี พ.ศ. 2377 จำนวนเงินที่จัดสรรหรือ ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

ปรากฏการณ์ Peltier เป็นปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งความร้อนถูกปล่อยหรือดูดซับเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านที่จุดสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่ไม่เหมือนกัน ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นและสัญญาณขึ้นอยู่กับประเภท ... Wikipedia

เพลเทียร์เอฟเฟ็กต์

เพลเทียร์เอฟเฟ็กต์

ปล่อยหรือความร้อนระหว่างทางไฟฟ้า ปัจจุบันฉันผ่านการติดต่อของทั้งสองที่แตกต่างกัน ตัวนำ การระบายความร้อนจะถูกแทนที่ด้วยการดูดซับเมื่อทิศทางของกระแสเปลี่ยนไป ฝรั่งเศสเปิดแล้ว นักฟิสิกส์ J. Peltier ในปี 1834 ปริมาณความร้อน Qp=PI โดยที่ P คือสัมประสิทธิ์เพลเทียร์ เท่ากับ: P=TDa ที่นี่ T คือ abs temp-pa, เทอร์โมอิเล็กทริกแบบ Da-difference ค่าสัมประสิทธิ์ ตัวนำ

วิชาพลศึกษา. อธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่า cf ผู้ให้บริการในปัจจุบันขึ้นอยู่กับพลังงานของพวกเขา สเปกตรัม ความเข้มข้น และกลไกของการกระเจิง ดังนั้น จึงแตกต่างกันไปในตัวนำที่แตกต่างกัน เมื่อย้ายจากตัวนำหนึ่งไปยังอีกตัวนำหนึ่ง อิเล็กตรอนจะถ่ายโอนพลังงานส่วนเกินไปยังอะตอมหรือเติมพลังงานที่ขาดไปโดยเสียค่าใช้จ่าย ในกรณีแรก Peltier จะถูกปล่อยออกมาใกล้กับบริเวณสัมผัส และในกรณีที่สอง Peltier จะถูกดูดซับ ในระหว่างการเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากเซมิคอนดักเตอร์เป็นโลหะ พลังงานของอิเล็กตรอนการนำไฟฟ้าของ PP จะสูงกว่าระดับ Fermi ของโลหะอย่างมีนัยสำคัญ และอิเล็กตรอนจะปล่อยพลังงานส่วนเกินออกไป เมื่อกระแสไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม เฉพาะอิเล็กตรอนที่มีพลังงานอยู่เหนือด้านล่างสุดของโซนการนำไฟฟ้าของ PP เท่านั้นที่สามารถผ่านจากโลหะไปยัง PP ได้ สมดุลทางความร้อนในโลหะถูกรบกวนและฟื้นฟูเนื่องจากการสั่นสะเทือนทางความร้อนของคริสตัล ตะแกรง ในกรณีนี้ความร้อนของ Peltier จะถูกดูดซับ เมื่อสัมผัสกับ PP สองชนิดหรือโลหะสองชนิด ความร้อนของ Peltier ก็จะถูกปล่อยออกมา (หรือถูกดูดซับ) เช่นกัน เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า cf พลังงานของตัวพาประจุทั้งสองด้านของหน้าสัมผัสต่างกัน

วิชาพลศึกษา. ใช้สำหรับระบายความร้อนในหน่วยทำความเย็นและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิด

พจนานุกรมสารานุกรมกายภาพ - ม.: สารานุกรมโซเวียต. . 1983 .

เพลเทียร์เอฟเฟ็กต์

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนเมื่อสัมผัสกันของตัวนำไฟฟ้า 2 ตัวที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสไฟฟ้า กระแสที่ไหลผ่านหน้าสัมผัส ค้นพบโดย J. Peltier ในปี พ.ศ. 2377 พลังการปลดปล่อยความร้อน ถาม= ป 12 เจ, ที่ไหน เจ- ความหนาแน่นกระแส P 12 = P 1 - P 2 (P 1, P 2 - สัมประสิทธิ์ Peltier สัมบูรณ์ของการสัมผัสกับวัสดุซึ่งเป็นลักษณะของวัสดุเหล่านี้) สาเหตุของพ. นั่นคือ CF พลังงานของตัวพาประจุ (เพื่อความแน่นอนของอิเล็กตรอน) ที่มีส่วนร่วมในการนำไฟฟ้า ในการถอดรหัส ตัวนำจะแตกต่างกันเพราะมันขึ้นอยู่กับพลังงานของมัน กลไกสเปกตรัม ความเข้มข้น และการกระเจิง (ดู การกระเจิงของผู้ให้บริการชาร์จ)เมื่อย้ายจากตัวนำหนึ่งไปยังอีกตัวนำหนึ่ง อิเล็กตรอนจะถ่ายโอนพลังงานส่วนเกินไปยังโครงตาข่ายหรือเติมเต็มพลังงานที่ขาดโดยเสียค่าใช้จ่าย (ขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแส) ในกรณีแรกใกล้กับการสัมผัสจะถูกปล่อยออกมาและในกรณีที่สองสิ่งที่เรียกว่าจะถูกดูดซับ ความร้อนของเพลเทียร์ ตัวอย่างเช่น ที่หน้าสัมผัสของเซมิคอนดักเตอร์กับโลหะ (รูปที่) พลังงานของอิเล็กตรอนที่ส่งผ่าน สารกึ่งตัวนำ- ประเภทโลหะ (หน้าสัมผัสด้านซ้าย) เกินพลังงาน Fermi อย่างมาก ดังนั้นพวกมันจึงแตกในโลหะ ความสมดุลกลับคืนมาเนื่องจากการชนกัน ในระหว่างที่อิเล็กตรอนถูกทำให้ร้อน ส่งผลให้พลังงานส่วนเกินแก่ผลึก ตะแกรง. เฉพาะอิเล็กตรอนที่มีพลังมากที่สุดเท่านั้นที่สามารถผ่านเข้าไปในเซมิคอนดักเตอร์โลหะ (การสัมผัสทางขวา) ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ก๊าซอิเล็กตรอนในโลหะถูกทำให้เย็นลง พลังงานของการสั่นสะเทือนของโครงตาข่ายถูกใช้ไปเพื่อคืนการกระจายตัวของสมดุล

ผลของ Peltier ต่อหน้าสัมผัสสารกึ่งตัวนำ n- ประเภท - โลหะ - ระดับเฟอร์มี - ก้นของแถบการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์: - ด้านบนของแถบเวเลนซ์

เมื่อสารกึ่งตัวนำสองตัวหรือโลหะสองชนิดสัมผัสกัน ความร้อนของ Peltier ก็จะถูกปล่อยออกมา (หรือถูกดูดซับ) เช่นกัน เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า cf พลังงานของตัวพาประจุที่มีส่วนร่วมในกระแสทั้งสองด้านของหน้าสัมผัสนั้นแตกต่างกัน
การแสดงออกของเอบีเอส ค่าสัมประสิทธิ์ Peltier P (พาหะประจุ-อิเล็กตรอน) มีรูปแบบ

ที่ไหน . - จลน์ศาสตร์ พลังงานและอิเล็กตรอน ฉ 1 - ส่วนที่ไม่สมดุลของฟังก์ชันการกระจายอิเล็กตรอน - ความหนาแน่นของรัฐดังที่เห็นได้จาก (1) สัมประสิทธิ์ P แสดงถึงค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ย พลังงานของตัวพาในการไหลจากพลังงานเฟอร์มีต่อหน่วยประจุ ในการหา P คุณต้องรู้ฟังก์ชันและค้นหา เช่น แก้จลนศาสตร์ ระดับ. ในกรณีพาราโบลา กฎการกระจายตัวของการนำไฟฟ้าของอิเล็กตรอน ( น)(น- กึ่งโมเมนตัม) และการพึ่งพากฎกำลังของเส้นทางอิสระเฉลี่ย . เกี่ยวกับพลังงานในกรณีที่ไม่มีความเสื่อมในค่าสัมประสิทธิ์เซมิคอนดักเตอร์ P ถูกกำหนดโดย

นี่คือพารามิเตอร์การกระเจิง ที -หน้าท้อง ชั่วคราว (ดู การกระเจิงของผู้ให้บริการชาร์จในของแข็ง) วัดจากด้านล่างสุดของแถบการนำไฟฟ้า
ดังที่เห็นได้จาก (2) อีพีแต่หน้าท้อง มูลค่าอาจถึงหลักสิบ เคทีเมื่อความเข้มข้นของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นในตัวนำเสื่อมหรือลดลง ตค่าของ P ลดลงด้วย

โคฟ. Peltier เกี่ยวข้องกับสัมประสิทธิ์ เทอร์โมพาวเวอร์ที.พี= ต.

ทำให้สามารถใช้ผลลัพธ์ระดับจุลภาคเพื่อประเมินผลลัพธ์ได้ ทฤษฎีสำหรับ Coef Peltier ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญ ตามกฎแล้วลักษณะของวัสดุไม่ได้ถูกวัด แต่คำนวณโดยการวัดที่ง่ายกว่า
วิชาพลศึกษา. ใช้ในเทอร์โมอิเล็กทริก ตู้เย็นและเทอร์โมสตัทตลอดจนควบคุมกระบวนการตกผลึกเนื่องจากการปล่อยหรือการดูดซับความร้อนที่ขอบเขตของเฟสของเหลวและของแข็งเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้า ปัจจุบัน

ความหมาย: Anselm A.I. ทฤษฎีเซมิคอนดักเตอร์เบื้องต้น 2nd ed., M. , 1978; Askerov B. M. , ปรากฏการณ์การถ่ายโอนทางอิเล็กทรอนิกส์ในเซมิคอนดักเตอร์, M. , 1985; Seeger K., ฟิสิกส์เซมิคอนดักเตอร์, 3. ม. ดาเชฟสกี้

สารานุกรมทางกายภาพ. ใน 5 เล่ม - ม.: สารานุกรมโซเวียต. หัวหน้าบรรณาธิการ A. M. Prokhorov. 1988 .

ดูว่า "PELTIER EFFECT" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไหลผ่านหน้าสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่ต่างกัน ปริมาณความร้อนแปรผันตามความแรงของกระแสไฟฟ้า ใช้ในหน่วยทำความเย็น เปิดในปี 1834 โดย J. Peltier * * * เพลเทียร์ เอฟเฟค เพลเทียร์ เอฟเฟค ... พจนานุกรมสารานุกรม

ปรากฏการณ์ Peltier เป็นกระบวนการปล่อยหรือดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหน้าสัมผัสของตัวนำสองตัวที่ไม่เหมือนกัน ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นและสัญญาณขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่สัมผัส ความแรงของกระแสไฟฟ้า และระยะเวลาในการขนส่ง... ... Wikipedia

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไหลผ่านหน้าสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่ต่างกัน ปริมาณความร้อนแปรผันตามความแรงของกระแสไฟฟ้า ใช้ในหน่วยทำความเย็น เปิดในปี 1834 โดย J. Pelletier... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านหน้าสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่ต่างกัน การระบายความร้อนจะถูกแทนที่ด้วยการดูดซับเมื่อทิศทางของกระแสเปลี่ยนไป ค้นพบโดย J. Peltier ในปี พ.ศ. 2377 จำนวนเงินที่จัดสรรหรือ ...

ปรากฏการณ์ Peltier เป็นปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งความร้อนถูกปล่อยหรือดูดซับเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านที่จุดสัมผัส (ทางแยก) ของตัวนำสองตัวที่ไม่เหมือนกัน ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นและสัญญาณขึ้นอยู่กับประเภท ... Wikipedia

เอฟเฟกต์ Seebeck คือการเกิดขึ้นของ EMF ในวงจรไฟฟ้าแบบปิดซึ่งประกอบด้วยตัวนำที่ไม่เหมือนกันซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรม โดยมีหน้าสัมผัสกันที่อุณหภูมิต่างกัน เอฟเฟกต์ Seebeck บางครั้งเรียกว่า... ... Wikipedia

Peltier Jean Charles Athanaz (22.2.1785, Am, Somme, ‒ 27.10.1845, Paris) นักฟิสิกส์และนักอุตุนิยมวิทยาชาวฝรั่งเศส เขาทำงานเป็นช่างซ่อมนาฬิกาให้กับ A.L. Breguet หลังจากได้รับมรดก (พ.ศ. 2358) เขาอุทิศตนเพื่อวิทยาศาสตร์ งานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเทอร์โมอิเล็กทริก... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

ผลกระทบของทอมสันเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งประกอบด้วยความจริงที่ว่าในตัวนำที่ให้ความร้อนไม่สม่ำเสมอที่เป็นเนื้อเดียวกันด้วยกระแสตรงนอกเหนือจากความร้อนที่ปล่อยออกมาตามกฎของจูลเลนซ์ในปริมาตร ... ... Wikipedia

ฌอง ชาลส์ เปลเทียร์ fr. Jean Charles Peltier Jean Peltier วันเกิด ... Wikipedia

ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก ... Wikipedia