Peltjē moduli var izmantot 4 dažādos veidos: kā sildelementu (inkubatoros...), kā dzesēšanas elementu (ledusskapjos...), lai saņemtu elektroenerģiju (ģeneratoru...), un arī ar palīdzību. no Peltjē elementa jūs varat saņemt ūdeni. Par to būs mans raksts.
Peltjē elements- tas ir termoelektrisks pārveidotājs, kura darbības princips ir balstīts uz Peltjē efektu - temperatūras starpības rašanos plūsmas laikā elektriskā strāva. Angļu valodas literatūrā Peltjē elementi ir apzīmēti ar TEC (no angļu valodas. Thermoelectric Cooler - termoelektriskais dzesētājs).
Peltjē efekta apgriezto efektu sauc par Zēbeka efektu.
Darbības princips
Peltjē elementi ir balstīti uz divu vadošu materiālu saskari ar dažādi līmeņi elektronu enerģija vadīšanas joslā. Kad strāva plūst caur šādu materiālu kontaktu, elektronam jāiegūst enerģija, lai pārietu uz cita pusvadītāja augstākas enerģijas vadīšanas joslu. Kad šī enerģija tiek absorbēta, pusvadītāju saskares punkts tiek atdzesēts. Strāvai plūstot pretējā virzienā, papildus parastajam termiskajam efektam tiek uzkarsēts pusvadītāju saskares punkts.
Saskaroties metāliem, Peltjē efekts ir tik mazs, ka tas ir neredzams uz omiskās sildīšanas un siltuma vadīšanas parādību fona. Tāpēc, kad praktisks pielietojums tiek izmantots divu pusvadītāju kontakts.
Peltjē elements sastāv no viena vai vairākiem mazu pusvadītāju paralēlskaldņu pāriem - viena n-tipa un viena p-veida pārī (parasti bismuta telūrīds, Bi2Te3 un silīcija germanīds), kas savienoti pa pāriem, izmantojot metāla džemperus. Metāla džemperi vienlaikus kalpo kā termokontakti un ir izolēti ar nevadošu plēvi vai keramikas plāksni. Paralēlskaldņu pāri ir savienoti tā, ka tie veidojas seriālais savienojums daudzi pusvadītāju pāri ar dažāda veida vadītspēju, lai augšā būtu viena savienojumu secība (n->p), bet apakšā tie būtu pretēji (p->n). Elektriskā strāva secīgi plūst cauri visiem paralēlskaldņiem. Atkarībā no strāvas virziena augšējie kontakti tiek atdzesēti, bet apakšējie tiek apsildīti - vai otrādi. Tādējādi elektriskā strāva pārnes siltumu no Peltjē elementa vienas puses uz pretējo pusi un rada temperatūras starpību.
Ja Peltjē elementa apsildes puse tiek atdzesēta, piemēram, ar radiatoru un ventilatoru, aukstās puses temperatūra kļūst vēl zemāka. Vienpakāpes šūnās atkarībā no šūnas veida un strāvas stipruma temperatūras starpība var būt līdz aptuveni 70 °C.
Priekšrocības un trūkumi
Peltjē elementa priekšrocība ir tā mazais izmērs, kustīgu detaļu trūkums, kā arī gāzes un šķidrumi. Ja strāvas virziens ir apgriezts, ir iespējama gan dzesēšana, gan sildīšana - tas ļauj termostatēt apkārtējās vides temperatūrā gan virs, gan zem termostata temperatūras. Citas priekšrocības ir mehānisko detaļu trūkums un trokšņa trūkums.
Peltjē elementa trūkums ir zemāks koeficients noderīga darbība nekā kompresoru saldēšanas sistēmas, kurās izmanto freonu, kas rada lielu enerģijas patēriņu, lai panāktu ievērojamu temperatūras starpību. Neskatoties uz to, notiek attīstība, lai palielinātu siltuma efektivitāti, un Peltjē elementi ir atraduši plašs pielietojums tehnoloģijā, jo bez jebkādām papildu ierīces temperatūra ir zemāka par 0 °C.
Galvenā problēma Peltjē elementu konstrukcijā ar augstu efektivitāti ir tā, ka vielā esošie brīvie elektroni ir gan elektriskās strāvas, gan siltuma nesēji. Peltjē elementa materiālam vienlaikus ir jābūt divām savstarpēji izslēdzošām īpašībām - labi vadīt elektrisko strāvu, bet slikti vadīt siltumu.
Peltjē šūnu akumulatoros teorētiski ir iespējams panākt ļoti lielu temperatūras starpību, vairāk nekā 70 grādus pēc Celsija, šajā sakarā labāk izmantot impulsu temperatūras kontroles metodi, pateicoties kurai var samazināt arī enerģijas patēriņu. Šajā gadījumā ir vēlams izlīdzināt strāvas viļņus, lai pagarinātu Peltjē elementa kalpošanas laiku.
Termoelektriskā moduļa pielietojums: ūdens dzesētājos, dažādu maza izmēra datoru vai mikroshēmu dzesēšanas sistēmās ierīces, elektriskās termoģeneratori, video karšu dzesēšana, ziemeļu vai dienvidu tilti, auto ledusskapji, gaisa dzesētāji, Arduino, CCD matricu un infrasarkano fotodetektoru dzesēšanai, elektriskajos termoģeneratoros, termostatos, zinātniskās laboratorijas ierīcēs, termokalibratori, termostabilizatori. Kopumā, ja nepieciešams sasniegt temperatūras atšķirības, kas pārsniedz 60 grādus.
Peltjē plākšņu izmēri un patēriņa raksturlielumi
Peltjē plākšņu izmēri un patēriņa raksturlielumi (elektroenerģijas patēriņš, spriegums, strāva, maksimālā temperatūras starpība). Šo termoelektrisko ģeneratoru marķējums dažādās vietās var būt atšķirīgs, tas viss ir atkarīgs no ražotāja (piemēram: TEG1-241-1,4-1,2; СР1,4-127-06L iekšzemes; TB-127-1,4-1,5 Frost-72 SP1848-27145; Seebeck termoģenerators TEP1-142T300). Savukārt raksturlielumi īpaši neatšķirsies, taču daži rādītāji būtiski neatšķiras.
| Qmax | Umax | Maksimālais | dTmax | Izmēri, (mm) | ||
| (W) | (AT) | (A) | (grādis) | A | B | H |
| 36,0 | 16,1 | 3,6 | 71 | 30,0 | 30,0 | 3,6 |
| 36,0 | 16,1 | 3,6 | 71 | 40,0 | 40,0 | 3,6 |
| 62,0 | 16,3 | 6,2 | 72 | 40,0 | 40,0 | 3,9 |
| 65,0 | 16,7 | 6,3 | 74 | 40,0 | 40,0 | 3,9 |
| 80,0 | 16,1 | 8,0 | 71 | 40,0 | 40,0 | 3,4 |
| 80,0 | 16,1 | 8,0 | 71 | 48,0 | 48,0 | 3,4 |
| 94,0 | 24,9 | 6,1 | 70 | 40,0 | 40,0 | 3,9 |
| 115,0 | 24,6 | 7,6 | 69 | 40,0 | 40,0 | 3,6 |
| 120,0 | 24,6 | 7,9 | 69 | 40,0 | 40,0 | 3,4 |
| 131,0 | 24,6 | 8,6 | 69 | 40,0 | 40,0 | 3,3 |
| 172,0 | 24,6 | 11,3 | 69 | 40,0 | 40,0 | 3,2 |
| 156,0 | 15,7 | 16,1 | 70 | 48,0 | 48,0 | 3,4 |
| 223,0 | 15,5 | 23,4 | 68 | 55,0 | 59,0 | 3,3 |
| 310,0 | 24,6 | 20,6 | 69 | 62,0 | 62,0 | 3,2 |
DIY USB ledusskapis (Peltier modulis)
Lai izveidotu savu mini ledusskapi, mums ir jāatrod vai jāiegādājas Peltier elements (kas tas ir un kā tas darbojas zemāk) un divi radiatori.
Tas pats Peltjē elements, es to izrāvu no saplīsušā datora, tas tur stāvēja starp procesoru un dzesētāju. Notīrīta vecā termopasta. Īsāk sakot, šis Peltjē elements, kad tam tiek pievadīta līdzstrāva, sāk darboties šādi: viena tā puse sāk uzkarst, bet otra atdzist, ja maina barošanas avota polaritāti, tad elementa malas uzvedīsies otrādi!
Tālāk es paņēmu divus masīvus radiatorus no nevajadzīga pastiprinātāja. Pēc tam elementu ieeļļoju ar jaunu termopastu, ko iegādājos radio veikalā, un iespiedu Peltjē elementu starp radiatoriem. Termiskās pastas lietošana šajā gadījumā ir obligāta!
Savienoja vadus ar elementu no USB kabelis un iespraudu datorā - viens radiators sāka sildīt, bet otrs - atdzist! Tātad tas viss ir pūka!
Materiāls, no kura līmēju ledusskapi, izskatās pēc presētas putuplasta vai porainas plastmasas. Kopumā materiāls var būt jebkurš, tā galvenā kvalitāte ir siltumizolācija.
Stikls ir organisks, izskatās diezgan trausls, bet patiesībā materiāls ir izturīgs.
Līme ir superlīme.
Tad ērtības labad uztaisīju magnētiem aizdari.
Sanāca labi – minerālūdens pudele tur viegli iederas.
Ģenerators - elektroenerģijas ražošana, izmantojot Peltjē elementu
Šī ģeneratora priekšrocības:
Degviela ir jebkas, kas deg vai uzkarst.
- USB izeja 5 volti, 500 mA.
— Nav atkarīgs no saules, vēja utt.
- Vienkārša un spēcīga konstrukcija, kas var kalpot mūžīgi.
- Uz tā varat gatavot ēdienu, kamēr tālrunis tiek uzlādēts.
- Daudzpusība.
- Var salikt ikviens mājās 1 vakara laikā (pat AvtoVAZ darbinieks =)).
- Lēts dizains.
Es neizdomāju, ir komerciālas kopijas, kas ir daudz labākas par manējo. Piemēram, BioLite CampStove, tā cena ir 7900 rubļu. Mana kopija ir izgatavota steidzīgišī raksta rakstīšanai un turpmākajiem eksperimentiem.
Pamats ir Peltjē elements. Šis ir termoelektriskais modulis, ko izmanto ūdens dzesētājos un pārnēsājamos ledusskapjos, to izmanto arī procesora dzesēšanai. Kad tam tiek pievienots spriegums, viena puse atdziest, bet otra uzsilst. Mēs, gluži pretēji, sildīsim vienu pusi, lai iegūtu elektrību.
Galvenais princips ir tāds, ka viena puse tiek apsildīta, bet otra paliek nemainīga, maksimālai efektivitātei nepieciešama temperatūras starpība 100 grādi pēc Celsija.
Sāksim! 
Mums būs nepieciešams:
— Peltjē elements, izmantoju TEC1-12710
- Nevajadzīga strāvas padeve no datora
Jebkurš, pat tas, kurš izdega, un viss izdega, izņemot ķermeni
- Sprieguma regulators
DC-DC pastiprināšanas modulis, ieejas spriegums 1-5 volti, izeja vienmēr 5V.
- Radiators (jo lielāks, jo labāks), vēlams ar 5V dzesētāju, jo radiators pakāpeniski uzsilst. Ziemā tas nedraud, jo jūs varat novietot radiatoru uz ledus.
- Termiskā pasta
- Instrumentu komplekts
TEC1-12710 modulis, ar nominālo spriegumu 10 A (ir mazāk, ir vairāk). Bet jaudīgākie būs lielāki. Jo lielāka strāva, jo efektīvāka un dārgāka tā ir. Es nopirku aliexpress par aptuveni 250 rubļiem. Mūsu elektronikas veikalos tas maksā apmēram 1500 rubļu.
Modulis ir paredzēts maksimālajam 12V spriegumam, bet tas tik daudz neizdod zemās efektivitātes dēļ, kad lietojam pretējā virzienā, t.i. lai saņemtu strāvu.
Lai 5 voltu spriegums būtu stabils un ierīces droši uzlādētos, ir nepieciešams pastiprināts stabilizators. Sāk izdalīt 5 voltus, kad uz Peltier elementa ir tikai 1. To, ka viss ir gatavs uzlādei, var uzzināt pēc degošās gaismas diodes uz moduļa. 
Var salikt pats, bet es nolēmu uzticēties ķīniešiem, viņi piedāvā gatavu moduli ar USB izeju, par 80 rubļiem. tajā pašā vietnē.
Izņemsim savu barošanas avotu. Nācās izveidot papildu caurumus labākai gaisa cirkulācijai (barošanas bloks bija ļoti vecs).
Galvenais princips ir tāds, ka gaiss tiek iesūkts no apakšas, un tas izplūst caur augšpusi. Vienkārši sakot, jums ir jāizveido parasta plīts. Ja nepieciešams, neaizmirstiet nodrošināt caurumu skaidu mešanai un statīvu katlam vai krūzei ūdens vārīšanai. 
Pēc tam Peltier modulis ar radiatoru jāpiestiprina pie plakanas sienas, iepriekš vienmērīgi uzklājot termopastu. Jo ciešāks kontakts, jo labāk. Tā puse, kurā ir rakstīts modelis, ir auksta, tai mēs uzliekam radiatoru. Ja to sajaucat, modulis neizvadīs spriegumu, un tādā gadījumā jums vienkārši jāmaina vadi. 
Mēs pielodējam pastiprināšanas pārveidotāju un atrodam, kur to paslēpt. Parasti to var atstāt karājoties pie vadiem, bet noteikti ir nepieciešams izolēt, piemēram, uzlikt siltuma saraušanās līdzekli.
Saliekot to visu kopā. Lūk, kam vajadzētu notikt:
Kā tas strādā?
Mēs metam zarus, skaidas, vispār visu, kas deg iekšā. Tad aizdedzam. Uguns sasilda plīts sienas un Peltjē elementu, kas atrodas uz vienas no šīm sienām. Otra elementa puse, kas atrodas uz radiatora, paliek ielas temperatūrā. Jo lielāka temperatūras starpība, jo vairāk jaudas bet nepārcenties.
Maksimālā efektivitāte tiek sasniegta jau pie 100 grādu starpības. Laika gaitā radiators sāk uzkarst, un tas būs jāatdzesē. Var mest sniegu, liet ūdeni, likt radiatoru uz ledus vai ūdenī, likt krūzi ar auksts ūdens. Ir daudz iespēju, visvienkāršākais ir dzesētājs, tas prasīs daļu jaudas, bet kopējais rezultāts dzesēšanas dēļ nemainīsies. 
Nepakļaujiet elementu augstas temperatūras iedarbībai, tas var izdegt un izdegt. Dokumentācijā norādīta maksimālā temperatūra 180 ° C, taču jums nevajadzētu pārāk uztraukties, ar labu dzesēšanu un vienkāršu malku ar to nekas nenotiks.
Ja nebūsi slinks un darīsi visu pareizi, tad iegūsi tik vienkāršu malkas šķeldotāju, uz kura vienlaikus varēsi sildīt ēdienu, vārīt ūdeni un uzlādēt savus gadžetus.
To var izmantot mājās, ja elektrību atslēdz, ieliekot iekšā sveci. Starp citu, ja pievienosi tai gaismas diodes, bet gaisma būs daudz spilgtāka nekā no pašas sveces.
Visur, kur varat atrast kaut ko degošu, jums būs elektrība, siltums un iespēja ērti pagatavot maltītes, izmantojot mazāk degvielas nekā ugunskurs.
Pirmie pārbaudījumi!
Pēc darba devos uz mežu, saule jau gandrīz norietējusi, krūms slapjš, bet krāsns sevi attaisnoja par 100%.
Rezultāts pārsniedza visas manas cerības. Uzreiz pēc čipu aizdegšanās iedegās indikators, pieslēdzu telefonu un tas sāka lādēties. Uzlāde bija stabila.
Pārveidotājs vispār nenospriegojās. Līdzi paņēmu arī klēpjdatora dzesēšanas paliktni, tam ir 2 dzesētāji un LED, vajadzētu patērēt pieklājīgi. Savienots, viss griežas, kvēlo, vējiņš pūš. Paņēmu arī USB ventilatoru, pieslēdzu beigās, kad bija palikušas tikai ogles. Viss darbojas lieliski, es pat nezinu, ko vēl izmēģināt.
Rezultāts:
Viss darbojas labi izdala savu grīdu Ampere. Tomēr jums ir nepieciešams dzesētājs, jo. pusstundas laikā radiators uzkarsa līdz kādiem 40 grādiem, vasarā būs vēl vairāk. Ļaujiet sev griezties.
Augstu izlaužas liesmu mēles, man personīgi tāds uguns nav vajadzīgs, aiztaisīšu dažas bedrītes, lai deg lēnāk.
Darīšu visu pa jaunam, par pamatu ņemšu standarta šķeldotāju, kas ir izgatavots no bundžām, bet taisīšu biezāku un taisnstūrveida metālā. pirkt labs radiators ar piemērotas formas dzesētāju un mēģināšu uztaisīt saliekamo variantu, lai nesot aizņem mazāk vietas.
Kvīts dzeramais ūdens izmantojot Peltjē moduli
1. definīcija
Publicēts raksts par temperatūras anomālijām, kas novērojamas uz divu dažādu vadītāju robežām, kad caur tiem plūst elektriskā strāva Peltjē 1834. gadā. Pats Peltjē nesaprata fenomena būtību, to skaidroja Lencs 1838. gadā. Lencs veica šādu eksperimentu. Padziļinājumā pie bismuta un antimona stieņu krustojuma viņš ievietoja ūdens pilienu. Ja straume tiktu laista vienā virzienā, ūdens sasaltu, ja straume plūstu pretējā virzienā, radušos ledus izkusīs. Tātad tika konstatēts, ka, izejot cauri divu elektriskās strāvas vadītāju kontaktam, papildus džoula siltumam tiek atbrīvots vai absorbēts papildu siltums (atkarībā no strāvas virziena). Šo siltumu sauc par Peltjē siltumu. Tiek saukts papildu siltuma izdalīšanās (absorbcijas) process divu vadītāju saskarē "Peljē fenomens". Peltjē siltums ir proporcionāls strāvas pirmajai jaudai un maina zīmi, kad mainās strāvas virziens. Empīriski iegūts, ka Peltjē siltumu ($Q_P$) var izteikt, izmantojot formulu:
kur $q$ ir lādiņš, $P$ ir Peltjē koeficients, kas ir atkarīgs no saskares materiāliem un to temperatūras. $Q_P>0$, ja tas ir piešķirts.
Peltjē efekta skaidrojums klasiskajā teorijā
Klasiskā elektroniskā vadītspējas teorija Peltjē fenomenu interpretēja šādi: elektroni, kas ar strāvu tiek pārnesti no viena metāla uz otru, tiek paātrināti vai palēnināti metālu iekšējā kontakta potenciālu starpības ietekmē. Vienā gadījumā elektronu kinētiskā enerģija palielinās un pēc tam tiek atbrīvota kā siltums. Citā gadījumā kinētiskā enerģija samazinās, un šo samazinājumu papildina atomu termiskās vibrācijas, kā rezultātā notiek dzesēšana.
Varētu sagaidīt, ka Peltjē efekta koeficients būtu vienāds ar kontakta potenciāla starpību, taču tas tā nav. Saskaņā ar klasisko teoriju elektronu termiskās kustības vidējā kinētiskā enerģija saskarē ar metāliem tiek uzskatīta par vienādu, taču tā nav. Lieta ir tāda, ka Fermi līmeņu pozīcijas dažādos metālos ir atšķirīgas. klasiskā teorijaņem vērā tikai potenciālo enerģiju atšķirības dažādās metāla saskarnes pusēs, vienlaikus ņemot vērā, ka elektronu kinētiskās enerģijas ir vienādas. Tomēr jāņem vērā elektrona kopējās enerģijas izmaiņas, pārejot no viena metāla uz otru.
Lielākajai daļai vadītāju pāru Peltjē koeficienta vērtība ir $(10)^(-2)-\ (10)^(-3)V$ (volti).
Peltjē efekts pusvadītājiem
Peltjē efekts, tāpat kā visas citas termiskās parādības, ir īpaši izteikts elektronisko un caurumu pusvadītāju ķēdēs.
Pieņemsim, ka starp caurumu pusvadītāju un elektronisko ir kontakts, un strāva plūst no cauruma vadītāja uz elektronisko. Šajā gadījumā caurumi pusvadītājā un elektroni elektroniskā pusvadītājā pārvietosies viens pret otru. Elektroni, šķērsojuši interfeisu no elektroniskā pusvadītāja brīvajām zonām, iekrīt cauruma pusvadītāja aizpildītajā zonā un iznīcina ar tur esošo caurumu. Šīs rekombinācijas rezultātā izdalās enerģija, kas pusvadītāju saskarē izdalās siltuma veidā.
Apsveriet gadījumu, kad strāva plūst no elektroniskā pusvadītāja uz caurumu. Šajā gadījumā elektroni elektroniskā pusvadītājā un caurumi caurumu pusvadītājā pārvietojas pretējos virzienos. Caurumi, kas pārvietojas no pusvadītāju saskarnes, tiek papildināti jaunu pāru veidošanās rezultātā elektronu pārejas laikā no cauruma pusvadītāja aizpildītās zonas uz brīvo zonu. Šādu pāru veidošanai nepieciešama enerģija, ko nodrošina režģa atomu termiskās vibrācijas. Ietekmē elektriskais lauks iegūtie elektroni un caurumi pārvietojas pretējos virzienos. Nepārtraukta jaunu pāru veidošana turpinās tik ilgi, kamēr strāva plūst caur kontaktu. Šī procesa rezultātā tiek absorbēts siltums.
1. piezīme
Peltjē fenomenu pusvadītājos izmanto dzesēšanas ierīcēs.
Džoula-Lenca siltums un Peltjē siltums
Jāatzīmē, ka starp Peltjē fenomenu un siltuma izdalīšanos Džouls — Lencs ir būtiskas atšķirības. Siltuma daudzums, kas izdalās saskaņā ar Džoula-Lenca likumu ($Q\sim I^2$), nav atkarīgs no strāvas virziena. Siltums, kas izdalās (vai tiek absorbēts) Peltjē efekta rezultātā, ir proporcionāls strāvas pirmajai jaudai ($Q_P\sim I$) un maina zīmi, mainoties strāvas virzienam. Turklāt Džoula-Lenca siltums ir atkarīgs no vadītāja pretestības, Peltjē siltums no tā nav atkarīgs.
Parasti Peltjē siltums ir ievērojami mazāks nekā Džoula-Lenca siltums. Lai atklātu Peltjē fenomena ietekmi, ir nepieciešams pēc iespējas vairāk samazināt Džoula-Lenca siltumu, izmantojot biezus vadītājus ar minimālu pretestību.
1. piemērs
Elektronu skaits (N), kas iet caur laukuma vienību, kas ir perpendikulāra strāvas virzienam $ 1 s $, ir:
kur $j$ ir strāvas blīvums, $q_e\ $ ir elektronu lādiņš.
Elektrona enerģija ir vienāda ar tā kinētiskās ($E_k$) un potenciālās enerģijas ($E_p=-q_e\varphi $) summu. Ja $\left\langle E_k\right\rangle $ apzīmē vidējo enerģiju N elektroniem, tad enerģijas plūsma ($P$) ir:
kur $\left\langle E_k\right\rangle \ne \frac(3)(2)$ kT-- nav vienāds ar līdzsvara elektronu gāzes vidējo kinētisko enerģiju, kas izskaidrojams ar to, ka gadījumā deģenerēta gāze, ne visus elektronus var paātrināt ar elektrisko lauku.
Apsveriet vadītājus 1 un 2 vienā temperatūrā. Enerģija $P_1$ tiek piegādāta katrai kontaktvirsmas vienībai 1. vadītājā laika vienībā, un enerģija, kas vienāda ar $P_2$, tiek noņemta 2. vadītājā. Potenciālās vērtības abās saskares plaknes pusēs ir vienādas ar $(\varphi )_1$ un $(\varphi )_2$. Un $(\varphi )_1$ $\ne $ $(\varphi )_2$. Turklāt vispārīgā gadījumā mums ir:
\[\left\langle E_(k1)\right\rangle \ne \left\langle E_(k2)\right\rangle \left(1,3\right).\]
Lai saglabātu kontakta temperatūru nemainīgu no katras virsmas vienības laika vienībā, ir nepieciešams noņemt (vai piegādāt) enerģiju, kas vienāda ar $P_1-P_2.\ $No izteiksmes (1.3) izriet, ka:
Tas nozīmē, ka Peltjē siltums ($Q_p$) tiek atbrīvots (vai absorbēts). Gadījumā, ja $S$ ir saskares virsmu laukums, Peltjē siltums ir vienāds ar:
\It\left(1,5\right),\]
kur $I=jS$ ir strāvas stiprums. Mēs zinām, ka Peltjē siltums tiek izteikts šādi:
Vai arī mūsu gadījumā no izteiksmes (1.7) mēs varam rakstīt:
Salīdzināsim izteiksmi (1.7) un formulu (1.5), iegūstam Peltjē koeficienta izteiksmi:
\[П_(12)=\frac(1)(q_e)\left[\left(\left\langle E_(k2)\right\rangle -\left\langle E_(k1)\right\rangle \right)- q_e\left((\varphi )_1-\ (\varphi )_2\right)\right]\left(1,8\right).\]
Tā kā mūs interesē siltums kontaktā, un mēs neņemam vērā Džoula-Lenca siltumu tilpumā, tad formulā (1.5) ir jāsaprot ar $P_1\ un\P_2$ to vērtības kontakta plaknes tuvumā. pati par sevi. Tātad izteiksme $(\varphi )_1-\ (\varphi )_2=U_(i12)$ ir kontakta potenciāla lēciens.
Ja elektronu gāze vadītājos nav deģenerēta, tad visus elektronus paātrina lauks. Impulsa sadalījumu apraksta Maksvela likums, un tas ir atkarīgs tikai no temperatūras, tad $\left\langle E_(k2)\right\rangle =\left\langle E_(k1)\right\rangle $, tāpēc:
\[P_(12)=u_1-\ u_2=U_(i12).\ \]
Šajā gadījumā Peltjē koeficients ir vienāds ar kontakta potenciāla lēcienu, savukārt Peltjē siltums ir vienāds ar darbu, ko strāva veic sprieguma krituma dēļ.
Kas ir tas, kas bija jāparāda.
2. piemērs
Uzdevums: Kāds ir Peltjē koeficients pie temperatūras T=0 K (ļoti deģenerētas elektronu gāzes gadījumā)?
Spēcīgas deģenerācijas stāvoklī (T=0 K) visus kvantu stāvokļus vadītspējas joslā ar enerģiju, kas ir mazāka par Fermi līmeni, pilnībā aizņem elektroni. Šajā gadījumā lauks var paātrināt tikai elektronus, kuru enerģija ir vienāda ar Fermi enerģiju (pirmajā tuvinājumā Fermi enerģija tiks pieņemta vienāda ar ķīmisko potenciālu $\mu $). Tāpēc Peltjē koeficienta formulā, ko ieguvām iepriekšējā piemērā:
\[П_(12)=\frac(1)(q_e)\left[\left(\left\langle E_(k2)\right\rangle -\left\langle E_(k1)\right\rangle \right)- q_e\left((\varphi )_1-\ (\varphi )_2\right)\right]\left(2.1\right)\]
zem $\left\langle E_(k2)\right\rangle \ un\ \left\langle E_(k1)\right\rangle $ ir jāsaprot elektronu maksimālās kinētiskās enerģijas un jāpieņem, ka:
\[\left\langle E_(k2)\right\rangle =(\mu )_2,\ \left\langle E_(k1)\right\rangle (=\mu )_1\left(2.2\right).\]
No otras puses, mēs zinām, ka:
Mēs aizstājam izteiksmes (2.3) un (2.2)
formulā (2.1) iegūstam:
\[P_(12)=\frac(1)(q_e)\left[\left(m_2-m_1\right)-\left(m_1-m_2\right)\right]=0.\]
Atbilde: $T$=0 $K$, $P_(12)=0\B.$
PELTĪRA EFEKTS
PELTĪRA EFEKTS
Izdalīšanās vai siltums elektriskās strāvas pārejas laikā. strāva I caur divu dekomp. diriģenti. Siltuma izdalīšanos aizstāj ar absorbciju, mainoties strāvas virzienam. franču atvēra. fiziķis J. Peltjē 1834. Siltuma daudzums Qp=PI, kur P ir Peltjē koeficients, vienāds ar: P=TDa. Šeit T ir abs. temp-pa, Da-termoelektriskā starpība koeficients diriģenti.
P. e. izskaidrojams ar to, ka sk. strāvas nesēji ir atkarīgi no to enerģijas. spektrs, koncentrācija un to izkliedes mehānismi un tāpēc dažādos vadītājos ir atšķirīgi. Pārejot no viena vadītāja uz otru, elektroni vai nu nodod lieko enerģiju atomiem, vai arī papildina enerģijas trūkumu uz sava rēķina. Pirmajā gadījumā Peltjē tiek atbrīvots kontakta tuvumā, un otrajā gadījumā Peltjē tiek absorbēts. Elektronu pārejas laikā no pusvadītāja uz metālu PP vadītspējas elektronu enerģija ir daudz augstāka par metāla Fermi līmeni, un elektroni atdod savu lieko enerģiju. Ar pretēju strāvas virzienu no metāla uz PP var pāriet tikai tie elektroni, kuru enerģija ir augstāka par PP vadīšanas joslas apakšējo daļu. Šajā gadījumā termiskais līdzsvars metālā tiek izjaukts un atjaunots kristālu termisko vibrāciju dēļ. režģi. Šajā gadījumā Peltjē siltums tiek absorbēts. Divu PP vai divu metālu saskarē tiek atbrīvots (vai absorbēts) arī Peltjē siltums, jo sk. lādiņnesēju enerģija abās kontakta pusēs ir atšķirīga.
P. e. izmanto dzesēšanai saldēšanas iekārtās un dažās elektroniskās ierīcēs.
Fiziskā enciklopēdiskā vārdnīca. - M.: Padomju enciklopēdija. . 1983 .
PELTĪRA EFEKTS
Siltuma izdalīšanās vai absorbcija divu atšķirīgu vadītāju saskarē atkarībā no elektriskā virziena. strāva, kas plūst caur kontaktu. Atvēra J. Peltjē 1834. gadā. Siltuma izdalīšanas jauda J= P 12 j, kur j- strāvas blīvums, P 12 \u003d P 1 - P 2 (P 1, P 2 - abs. saskarē esošo materiālu Peltjē koeficients, kas ir šo materiālu īpašības). Cēlonis P. e. vai tas ir sk. lādiņnesēju enerģija (noteiktībai, elektroni), kas piedalās elektrovadītībā, sadalīšanās procesā. vadītāji ir atšķirīgi, jo tas ir atkarīgs no viņu enerģijas. spektrs, koncentrācija un izkliedes mehānisms (sk Lādiņu nesēju izkliede). Pārejot no viena vadītāja uz otru, elektroni vai nu pārnes lieko enerģiju uz režģi, vai arī papildina enerģijas trūkumu uz tā rēķina (atkarībā no strāvas virziena). Pirmajā gadījumā kontakta tuvumā tiek atbrīvots, un otrajā gadījumā ts. Peltjē siltums. Piemēram, pie pusvadītāja-metāla kontakta (att.) elektronu enerģija, kas iet no pusvadītājs n-tipa metālā (kreisais kontakts), ievērojami pārsniedz Fermi enerģiju Tāpēc tie metālā saplīst. Līdzsvars tiek atjaunots sadursmju rezultātā, kuru laikā elektroni tiek termiski apstrādāti, izdalot kristālam lieko enerģiju. režģis. Metāla pusvadītājā (labajā kontaktā) var pāriet tikai enerģiskākie elektroni, kā rezultātā metālā esošā elektronu gāze atdziest. Režģa vibrāciju enerģija tiek tērēta līdzsvara sadalījuma atjaunošanai.
Peltjē efekts uz pusvadītāju kontaktiem n- tips - metāls; - Fermi līmenis; - pusvadītāju vadīšanas joslas apakšdaļa: - valences joslas griesti.
Divu pusvadītāju vai divu metālu saskarē tiek atbrīvots (vai absorbēts) arī Peltjē siltums, jo sk. lādiņnesēju enerģija, kas piedalās strāvā abās kontakta pusēs, ir atšķirīga.
Izteiksme abs. koeficients Peltjē P (lādiņa nesēji - elektroni) ir forma
kur . - kinētisks enerģija un elektroni, f 1 - elektronu sadalījuma funkcijas nelīdzsvarotā daļa, - stāvokļu blīvums. Kā redzams no (1), koeficients P apzīmē novirzi, sk. nesēju enerģija plūsmā no Fermi enerģijas uz lādiņa vienību. Lai noteiktu P, ir jāzina funkcija un jāatrod, t.i., jāatrisina kinētika. ur-cijas. Parabolisma gadījumā elektronu vadītspējas dispersijas likums ( p) (lpp- kvazi-impulss) un vidējā brīvā ceļa jaudas atkarība . uz enerģiju, ja pusvadītāju koeficientā nav deģenerācijas. P nosaka f-loy
Šeit ir izkliedes parametrs, T - abs. temp-pa (skat Lādiņu nesēju izkliede cietā vielā); mēra no vadītspējas joslas apakšas.
Kā redzams no (2), eP bet abs. var sasniegt desmitus kt. Palielinoties elektronu koncentrācijai deģenerētā vadītājā vai samazinoties T P vērtība samazinās ar 
Koef. Peltjē ir saistīts ar koeficientu. termospēks t. P= T.
Tas ļauj novērtēšanai izmantot mikroskopiskos rezultātus. teorija Koefam. Peltjē, kas ir svarīga tehnoloģija. materiālu raksturlielums, kā likums, netiek mērīts, bet tiek aprēķināts no tā, kura mērīšana ir vienkāršāka.
P. e. izmanto termoelektriskajā ledusskapjiem un termostatiem, kā arī kontrolēt kristalizācijas procesu, ko izraisa siltuma izdalīšanās vai absorbcija uz šķidrās un cietās fāzes robežas, ejot cauri elektrībai. strāva.
Lit.: Anselms A.I., Ievads pusvadītāju teorijā, 2. izd., M., 1978; Askerovs BM, Elektroniskās pārraides parādības pusvadītājos, M., 1985; Seeger K., pusvadītāju fizika, 3. M. Daševskis.
Fiziskā enciklopēdija. 5 sējumos. - M.: Padomju enciklopēdija. Galvenais redaktors A. M. Prohorovs. 1988 .
Skatiet, kas ir "PELTIER EFFECT" citās vārdnīcās:
Siltuma izdalīšanās vai absorbcija, kad strāva iet caur divu dažādu vadītāju kontaktu (savienojumu). Siltuma daudzums ir proporcionāls strāvas stiprumam. Izmanto saldēšanas iekārtās. Atvēra 1834. gadā J. Pelletier. * * * PELTIER EFFECT PELTIER EFFECT ... enciklopēdiskā vārdnīca
Peltjē efekts ir siltuma ģenerēšanas vai absorbcijas process, kad elektriskā strāva iet caur divu atšķirīgu vadītāju kontaktu. Izdalītā siltuma daudzums un tā zīme ir atkarīga no saskarē esošo vielu veida, strāvas stipruma un pārvietošanās laika ... ... Wikipedia
Siltuma izdalīšanās vai absorbcija, kad strāva iet caur divu dažādu vadītāju kontaktu (savienojumu). Siltuma daudzums ir proporcionāls strāvas stiprumam. Izmanto saldēšanas iekārtās. Atvēra 1834. gadā J. Peltjē ... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca
Siltuma izdalīšanās vai absorbcija, kad elektriskā strāva iet caur divu dažādu vadītāju kontaktu (savienojumu). Siltuma izdalīšanos aizstāj ar absorbciju, mainoties strāvas virzienam. Atklājis J. Peltjē 1834. Piešķirtā summa jeb ...
Peltjē efekts ir termoelektriska parādība, kurā siltums tiek atbrīvots vai absorbēts, kad elektriskā strāva iet divu atšķirīgu vadītāju saskares punktā (savienojumā). Izdalītā siltuma daudzums un tā zīme ir atkarīga no veida ... Wikipedia
Zībeka efekts ir EML parādība slēgtā telpā elektriskā ķēde, kas sastāv no virknē savienotiem atšķirīgiem vadītājiem, kuru kontakti ir dažādās temperatūrās. Zībeka efektu dažreiz sauc arī par ... ... Wikipedia
Peltjē Žans Šarls Atanazs ( angļu : Peltier Jean-Charles Athanaz , 1785 . gada 22. februāris , Am, Somme , — 1845 . gada 27. oktobris Parīze ), franču fiziķis un meteorologs. Viņš strādāja par pulksteņmeistaru firmā A. L. Breguet. Saņēmis mantojumu (1815), viņš nodevās zinātnei. Zinātniskie darbi termoelektrikā, ...... Lielā padomju enciklopēdija
Tomsona efekts ir viena no termoelektriskajām parādībām, kas sastāv no tā, ka viendabīgā nevienmērīgi uzkarsētā vadītājā ar līdzstrāva, papildus siltumam, kas izdalās saskaņā ar Džoula Lenca likumu, sējumā ... ... Wikipedia
Jean Charles Pelletier fr. Žans Čārlzs Peltjē Žans Peltjē Dzimšanas datums ... Wikipedia
Termoelektriskās parādības ... Wikipedia
Peltier pusvadītāju ledusskapji
Mūsdienu augstas veiktspējas elektronisko komponentu, kas veido datoru pamatu, darbību pavada ievērojama siltuma izkliede, īpaši, ja tie tiek darbināti piespiedu pārspīlēšanas režīmos. Šādu komponentu efektīvai darbībai ir nepieciešami atbilstoši dzesēšanas līdzekļi, lai nodrošinātu to darbībai nepieciešamos temperatūras apstākļus. Parasti šādi optimālu temperatūras apstākļu uzturēšanas līdzekļi ir dzesētāji, kuru pamatā ir tradicionālie radiatori un ventilatori.
Šādu instrumentu uzticamība un veiktspēja tiek nepārtraukti uzlabota, pateicoties to dizaina uzlabošanai, jaunāko tehnoloģiju izmantošanai un dažādu sensoru un vadības ierīču izmantošanai to sastāvā. Tas ļauj integrēt šādus rīkus datorsistēmās, nodrošinot diagnostiku un to darbības kontroli, lai sasniegtu vislielāko efektivitāti, vienlaikus nodrošinot optimālus temperatūras apstākļus datora elementu darbībai, kas paaugstina uzticamību un paplašina to darbību bez traucējumiem.
Tradicionālo dzesētāju parametri nemitīgi uzlabojas, tomēr pēdējā laikā datoru tirgū ir parādījušies tādi specifiski elektronisko elementu dzesēšanas līdzekļi kā Peltier pusvadītāju ledusskapji, kas drīz vien kļuvuši populāri (lai gan bieži tiek lietots vārds dzesētājs, bet pareizais termins gadījumā Peltjē elementi ir tieši ledusskapis).
Peltjē ledusskapji, kas satur īpašus pusvadītāju termoelektriskos moduļus, kuru pamatā ir Peltjē efekts, kas atklāts jau 1834. gadā, ir ārkārtīgi daudzsološas dzesēšanas ierīces. Šādi instrumenti jau daudzus gadus ir veiksmīgi izmantoti dažādās zinātnes un tehnoloģiju jomās.
Sešdesmitajos un septiņdesmitajos gados vietējā rūpniecība atkārtoti mēģināja ražot maza izmēra mājsaimniecības ledusskapjus, kuru darbības pamatā bija Peltjē efekts. Taču esošo tehnoloģiju nepilnīgums, zemā efektivitāte un augstās cenas neļāva šādām ierīcēm toreiz atstāt pētniecības laboratorijas un izmēģinājumu stendus.
Taču Peltjē efekts un termoelektriskie moduļi nepalika tikai zinātnieku sfērā. Tehnoloģiju pilnveidošanas procesā daudzas negatīvās parādības ir ievērojami samazinātas. Šo pūliņu rezultātā ir izveidoti ļoti efektīvi un uzticami pusvadītāju moduļi.
AT pēdējie gadišos moduļus, kuru darbības pamatā ir Peltjē efekts, sāka aktīvi izmantot dažādu datoru elektronisko komponentu dzesēšanai. Tos jo īpaši sāka izmantot, lai atdzesētu modernus jaudīgus procesorus, kuru darbība tiek papildināta augsts līmenis siltuma izkliedēšana.
Pateicoties savām unikālajām siltuma un ekspluatācijas īpašībām, iekārtas, kuru pamatā ir termoelektriskie moduļi - Peltjē moduļi, ļauj sasniegt nepieciešamo datora elementu dzesēšanas līmeni bez īpašām tehniskām grūtībām un finansiālām izmaksām. Kā elektronisko komponentu dzesētāji šie līdzekļi to darbībai nepieciešamo temperatūras apstākļu uzturēšanai ir ārkārtīgi daudzsološi. Tie ir kompakti, ērti, uzticami un ar ļoti augstu darba efektivitāti.
Pusvadītāju ledusskapji ir īpaši interesanti kā līdzeklis intensīvas dzesēšanas nodrošināšanai datorsistēmas, kuras elementi tiek uzstādīti un darbojas cietos piespiedu režīmos. Šādu režīmu izmantošana - overclocking (overtaktēšana) bieži nodrošina būtisku izmantoto elektronisko komponentu un līdz ar to, kā likums, visas datorsistēmas veiktspējas pieaugumu. Taču datora komponentu darbībai šādos režīmos ir raksturīga ievērojama siltuma izkliede un bieži vien tā ir datoru arhitektūru, kā arī esošo un lietoto mikroelektronisko tehnoloģiju iespēju robežās. Šādi datoru komponenti, kuru darbību pavada liela siltuma izkliede, ir ne tikai augstas veiktspējas procesori, bet arī mūsdienu augstas veiktspējas video adapteru elementi, dažos gadījumos arī atmiņas moduļu mikroshēmas. Šādiem jaudīgiem elementiem ir nepieciešama intensīva dzesēšana, lai tie darbotos pareizi pat normālos režīmos un vēl jo vairāk pārtaktēšanas režīmos.
Peltjē moduļi
Peltjē ledusskapjos tiek izmantots parasts, tā sauktais termoelektriskais ledusskapis, kura darbības pamatā ir Peltjē efekts. Šis efekts ir nosaukts franču pulksteņmeistara Peltjē (1785-1845) vārdā, kurš savu atklājumu veica pirms vairāk nekā pusotra gadsimta - 1834. gadā.
Pats Peltjē ne visai izprata viņa atklātās parādības būtību. Parādības patieso nozīmi dažus gadus vēlāk 1838. gadā noteica Lencs (1804-1865).
Padziļinājumā divu bismuta un antimona stieņu savienojuma vietā Lencs ievietoja ūdens pilienu. Kad elektriskā strāva tiek virzīta vienā virzienā, ūdens piliens sasalst. Kad strāva tika virzīta pretējā virzienā, iegūtais ledus izkusa. Tādējādi tika konstatēts, ka, izejot cauri divu elektriskās strāvas vadītāju kontaktam, atkarībā no pēdējā virziena papildus džoula siltumam tiek atbrīvots vai absorbēts papildu siltums, ko sauc par Peltjē siltumu. Šo parādību sauc par Peltjē fenomenu (Peltjē efekts). Tādējādi tas ir Zībeka fenomena reverss.
Ja slēgtā ķēdē, kas sastāv no vairākiem metāliem vai pusvadītājiem, temperatūras metālu vai pusvadītāju saskares punktos ir atšķirīgas, tad ķēdē parādās elektriskā strāva. Šo termoelektriskās strāvas fenomenu 1821. gadā atklāja vācu fiziķis Zēbeks (1770-1831).
Atšķirībā no Džoula-Lenca siltuma, kas ir proporcionāls strāvas kvadrātam (Q=R·I·I·t), Peltjē siltums ir proporcionāls strāvas pirmajai jaudai un maina zīmi, kad mainās pēdējās virziens. . Kā liecina eksperimentālie pētījumi, Peltjē siltumu var izteikt ar formulu:
Qp = P q
kur q ir izvadītās elektroenerģijas daudzums (q=I t), P ir tā sauktais Peltjē koeficients, kura vērtība ir atkarīga no saskarē esošo materiālu rakstura un to temperatūras.
Peltjē siltums Qp tiek uzskatīts par pozitīvu, ja tas tiek atbrīvots, un par negatīvu, ja tas tiek absorbēts.
Rīsi. 1. Eksperimenta shēma Peltjē siltuma, Cu - vara, Bi - bismuta mērīšanai.
Prezentētajā Peltjē siltuma mērīšanas eksperimenta shēmā ar vienādu pretestību vadiem R (Cu + Bi), kas nolaisti kalorimetros, katrā kalorimetrā tiks atbrīvots vienāds džoula siltums, proti, Q = R I I I t. Savukārt Peltjē siltums vienā kalorimetrā būs pozitīvs, bet citā negatīvs. Saskaņā ar šo shēmu ir iespējams izmērīt Peltjē siltumu un aprēķināt Peltjē koeficientu vērtības dažādiem vadītāju pāriem.
Jāatzīmē, ka Peltjē koeficients ir ļoti atkarīgs no temperatūras. Dažas Peltjē koeficienta vērtības dažādiem metālu pāriem ir parādītas tabulā.
| Peltjē koeficientu vērtības dažādiem metālu pāriem | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| dzelzs konstantāns | Vara-niķelis | Svins-konstantāns | |||
| T, K | P, mV | T, K | P, mV | T, K | P, mV |
| 273 | 13,0 | 292 | 8,0 | 293 | 8,7 |
| 299 | 15,0 | 328 | 9,0 | 383 | 11,8 |
| 403 | 19,0 | 478 | 10,3 | 508 | 16,0 |
| 513 | 26,0 | 563 | 8,6 | 578 | 18,7 |
| 593 | 34,0 | 613 | 8,0 | 633 | 20,6 |
| 833 | 52,0 | 718 | 10,0 | 713 | 23,4 |
Peltjē koeficients, kas ir svarīgs tehniskā specifikācija materiālus, kā likums, nemēra, bet aprēķina, izmantojot Tomsona koeficientu:
P = a T
kur P ir Peltjē koeficients, a ir Tomsona koeficients, T ir absolūtā temperatūra.
Peltjē efekta atklāšanai bija liela ietekme uz turpmāko fizikas attīstību un vēlāk arī uz dažādām tehnoloģiju jomām.
Tātad atvērtā efekta būtība ir šāda: kad elektriskā strāva iet caur divu dažādu materiālu vadītāju kontaktu, atkarībā no tā virziena papildus džoula siltumam tiek atbrīvots vai absorbēts papildu siltums, ko sauc par Peltjē. karstums. Šī efekta izpausmes pakāpe lielā mērā ir atkarīga no izvēlēto vadītāju materiāliem un izmantotajiem elektriskajiem režīmiem.
Klasiskā teorija skaidro Peltjē fenomenu ar to, ka elektronus, ko strāva pārnes no viena metāla uz otru, paātrina vai palēnina metālu iekšējā kontakta potenciāla atšķirība. Pirmajā gadījumā elektronu kinētiskā enerģija palielinās un pēc tam tiek atbrīvota siltuma veidā. Otrajā gadījumā elektronu kinētiskā enerģija samazinās, un šis enerģijas zudums tiek papildināts otrā vadītāja atomu termisko vibrāciju dēļ. Rezultāts ir dzesēšana. Vairāk pilna teorijaņem vērā nevis potenciālās enerģijas izmaiņas elektrona pārneses laikā no viena metāla uz otru, bet kopējās enerģijas izmaiņas.
Peltjē efekts visspēcīgāk novērojams p- un n-tipa pusvadītāju gadījumā. Atkarībā no elektriskās strāvas virziena, saskaroties ar dažāda veida pusvadītājiem - p-n- un n-p-savienojumiem, elektronu (n) un caurumu (p) attēloto lādiņu mijiedarbības un to rekombinācijas dēļ enerģija vai nu tiek absorbēta. vai atbrīvots. Šīs mijiedarbības un radītās enerģijas procesu rezultātā siltums tiek absorbēts vai atbrīvots. P- un n-veida vadītspējas pusvadītāju izmantošana termoelektriskajos ledusskapjos ir parādīta att. 2.
Rīsi. 2. P- un n-veida pusvadītāju izmantošana termoelektriskajos ledusskapjos.
Apvienojot lielu skaitu p- un n-tipa pusvadītāju pāru, iespējams izveidot dzesēšanas elementus – salīdzinoši lielas jaudas Peltjē moduļus. Pusvadītāju termoelektriskā Peltjē moduļa struktūra ir parādīta att. 3.
Rīsi. 3. Peltjē moduļa uzbūve
Peltjē modulis ir termoelektrisks ledusskapis, kas sastāv no p- un n-veida pusvadītājiem, kas savienoti virknē, veidojot p-n- un n-p-pāreju. Katrai no šīm pārejām ir termiskais kontakts ar vienu no diviem radiatoriem. Noteiktas polaritātes elektriskās strāvas pārejas rezultātā starp Peltjē moduļa radiatoriem veidojas temperatūras starpība: viens radiators darbojas kā ledusskapis, otrs radiators uzsilst un kalpo siltuma noņemšanai. Uz att. 4 parāda tipiska Peltjē moduļa izskatu.
Rīsi. 4. Peltjē moduļa izskats
Tipisks modulis nodrošina ievērojamu temperatūras starpību, kas ir vairāki desmiti grādu. Ar atbilstošu apkures radiatora piespiedu dzesēšanu, otrs radiators, ledusskapis, ļauj sasniegt negatīvas temperatūras. Lai palielinātu temperatūras starpību, ir iespējama Peltier termoelektrisko moduļu kaskādes pieslēgšana, ja tie ir atbilstoši atdzesēti. Tas ļauj salīdzinoši vienkāršiem līdzekļiem iegūt ievērojamu temperatūras starpību un nodrošināt aizsargājamo elementu efektīvu dzesēšanu. Uz att. 5 parādīts tipisku Peltjē moduļu kaskādes savienojuma piemērs.
Rīsi. 5. Peltjē moduļu kaskādes savienojuma piemērs
Dzesēšanas ierīces, kuru pamatā ir Peltier moduļi, bieži tiek sauktas par aktīvajiem Peltjē dzesētājiem vai vienkārši Peltjē dzesētājiem.
Peltier moduļu izmantošana aktīvajos dzesētājos padara tos ievērojami efektīvākus nekā standarta dzesētāju tipi, kuru pamatā ir tradicionālie radiatori un ventilatori. Tomēr, projektējot un izmantojot dzesētājus ar Peltjē moduļiem, ir jāņem vērā vairākas specifiskas iezīmes, kas izriet no moduļu konstrukcijas, to darbības principa, mūsdienu datoru aparatūras arhitektūras un sistēmas funkcionalitātes. un lietojumprogrammatūra.
Liela nozīme ir Peltier moduļa jaudai, kas, kā likums, ir atkarīga no tā izmēra. Mazjaudas modulis nenodrošina nepieciešamo dzesēšanas līmeni, kas var izraisīt aizsargātā elektroniskā elementa, piemēram, procesora, darbības traucējumus tā pārkaršanas dēļ. Tomēr, izmantojot pārāk lielus moduļus, dzesēšanas radiatora temperatūra var pazemināties līdz mitruma kondensācijas līmenim no gaisa, kas ir bīstami elektroniskajām shēmām. Tas ir saistīts ar faktu, ka ūdens, kas nepārtraukti veidojas kondensācijas rezultātā, var izraisīt īssavienojumus datora elektroniskajās shēmās. Šeit ir lietderīgi atgādināt, ka attālums starp vadošajiem vadītājiem uz mūsdienu iespiedshēmas plates bieži vien ir milimetra daļa. Tomēr, neskatoties ne uz ko, tieši jaudīgie Peltier moduļi kā daļa no augstas veiktspējas dzesētājiem un atbilstošajām papildu dzesēšanas un ventilācijas sistēmām savulaik ļāva KryoTech un AMD kopīgajā izpētē pārtaktēt AMD procesorus, kas izveidoti, izmantojot tradicionālo tehnoloģiju, līdz frekvencei, kas pārsniedz 1. GHz , tas ir, lai palielinātu to darbības frekvenci gandrīz 2 reizes, salīdzinot ar parasto darbības režīmu. Un jāuzsver, ka šis veiktspējas līmenis tika sasniegts apstākļos, kas nodrošina nepieciešamo procesoru stabilitāti un uzticamību piespiedu režīmos. Šādas ekstrēmas pārspīlēšanas rezultāts bija veiktspējas rekords starp procesoriem ar 80x86 arhitektūru un instrukciju kopu. Un KryoTech ir nopelnījis labu naudu, piedāvājot tirgū savus dzesēšanas blokus. Aprīkoti ar atbilstošu elektroniku, tie izrādījās pieprasīti kā platformas augstas veiktspējas serveriem un darbstacijām. Un AMD saņēma apstiprinājumu par savu produktu augsto līmeni un bagātīgu eksperimentālo materiālu, lai turpinātu uzlabot savu procesoru arhitektūru. Starp citu, līdzīgi pētījumi tika veikti ar Intel Celeron, Pentium II, Pentium III procesoriem, kā rezultātā tika iegūts arī ievērojams veiktspējas pieaugums.
Jāpiebilst, ka Peltier moduļi to darbības laikā izdala salīdzinoši lielu siltuma daudzumu. Šī iemesla dēļ jums vajadzētu izmantot ne tikai jaudīgu ventilatoru kā dzesētāja daļu, bet arī pasākumus, lai samazinātu temperatūru datora korpusa iekšpusē, lai novērstu citu datora komponentu pārkaršanu. Lai to izdarītu, datora korpusa dizainā vēlams izmantot papildu ventilatorus, lai nodrošinātu labāku siltuma apmaiņu ar apkārtējo vidi ārpus korpusa.
Uz att. 6 parāda aktīvā dzesētāja izskatu, kas ietver Peltjē pusvadītāju moduli.
Rīsi. 6. Dzesētāja izskats ar Peltier moduli
Jāatzīmē, ka dzesēšanas sistēmas, kuru pamatā ir Peltjē moduļi, tiek izmantotas ne tikai elektroniskās sistēmas piemēram, datori. Šādi moduļi tiek izmantoti dažādu augstas precizitātes ierīču dzesēšanai. Peltjē moduļiem ir liela nozīme zinātnē. Pirmkārt, tas attiecas uz eksperimentāliem pētījumiem fizikā, ķīmijā un bioloģijā.
Informāciju par Peltier moduļiem un ledusskapjiem, kā arī to pielietošanas iespējām un rezultātiem var atrast interneta vietnēs, piemēram, šādās adresēs:
Darbības iezīmes
Elektronisko komponentu dzesēšanā izmantotajiem Peltier moduļiem ir raksturīga salīdzinoši augsta uzticamība, un atšķirībā no ledusskapjiem, kas radīti, izmantojot tradicionālās tehnoloģijas, tiem nav kustīgu daļu. Un, kā minēts iepriekš, lai palielinātu viņu darba efektivitāti, tie ļauj izmantot kaskādes, kas ļauj novest aizsargāto elektronisko elementu korpusu temperatūru līdz negatīvām vērtībām pat ar to ievērojamo izkliedes jaudu.
Tomēr papildus acīmredzamajām priekšrocībām Peltier moduļiem ir arī vairākas specifiskas īpašības un raksturlielumi, kas jāņem vērā, izmantojot tos kā dzesēšanas šķidrumu daļu. Dažas no tām jau ir atzīmētas, taču pareizai Peltier moduļu pielietošanai ir nepieciešama sīkāka izskatīšana. Vissvarīgākie raksturlielumi ietver šādas darbības iezīmes:
- Peltjē moduļiem, kas to darbības laikā izdala lielu siltuma daudzumu, dzesētājā ir nepieciešami atbilstoši radiatori un ventilatori, kas var efektīvi noņemt lieko siltumu no dzesēšanas moduļiem. Jāpiebilst, ka termoelektriskajiem moduļiem raksturīgs salīdzinoši zems veiktspējas koeficients (COP) un, pildot siltumsūkņa funkcijas, tie paši ir jaudīgi siltuma avoti. Šo moduļu izmantošana kā daļa no datora elektronisko komponentu dzesēšanas līdzekļiem izraisa ievērojamu temperatūras paaugstināšanos sistēmas vienības iekšienē, kas bieži vien prasa papildu pasākumi un līdzekļi temperatūras samazināšanai datora korpusa iekšpusē. Pretējā gadījumā paaugstināta temperatūra korpusa iekšpusē apgrūtina darbu ne tikai aizsargājamajiem elementiem un to dzesēšanas sistēmām, bet arī pārējām datora sastāvdaļām. Tāpat jāuzsver, ka Peltier moduļi ir salīdzinoši jaudīga papildu slodze barošanas blokam. Ņemot vērā Peltier moduļu strāvas patēriņa vērtību, datora barošanas avota jaudai jābūt vismaz 250 W. Tas viss noved pie lietderības izvēlēties ATX mātesplates un korpusus ar pietiekamas jaudas barošanas blokiem. Šīs konstrukcijas izmantošana ļauj datora komponentiem vieglāk organizēt optimālu siltuma un elektriskie režīmi. Jāpiebilst, ka ir Peltier ledusskapji ar savu barošanas bloku.
- Peltier modulis tā atteices gadījumā izolē dzesējamo elementu no dzesētāja radiatora. Tas noved pie ļoti strauja aizsargātā elementa termiskā režīma pārkāpuma un tā agrīnas atteices no turpmākas pārkaršanas.
- Zemās temperatūras, kas rodas Peltier ledusskapju darbības laikā ar pārmērīgu jaudu, veicina mitruma kondensāciju no gaisa. Tas apdraud elektroniskās sastāvdaļas, jo kondensāts var izraisīt īssavienojumu starp elementiem. Lai novērstu šo apdraudējumu, ieteicams izmantot optimālas jaudas Peltier ledusskapjus. Tas, vai kondensācija notiek vai nē, ir atkarīgs no vairākiem parametriem. Vissvarīgākie ir: apkārtējās vides temperatūra (šajā gadījumā gaisa temperatūra korpusā), atdzesētā objekta temperatūra un gaisa mitrums. Jo siltāks gaiss korpusa iekšpusē un lielāks mitrums, jo lielāka ir mitruma kondensācijas iespējamība un tam sekojoša datora elektronisko komponentu atteice. Zemāk ir tabula, kas ilustrē mitruma kondensācijas temperatūras atkarību no atdzesēta objekta atkarībā no mitruma un apkārtējās vides temperatūras. Izmantojot šo tabulu, varat viegli noteikt, vai pastāv mitruma kondensācijas risks. Piemēram, ja ārējā temperatūra ir 25°C un mitrums ir 65%, tad mitruma kondensācija uz atdzesētā objekta notiek, kad tā virsmas temperatūra ir zemāka par 18°C.
kušanas temperatūra
| Mitrums, % | |||||||||
| Temperatūra vide, °C |
30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| 30 | 11 | 13 | 15 | 17 | 18 | 20 | 21 | 23 | 24 |
| 29 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 19 | 20 | 22 | 23 |
| 28 | 9 | 11 | 13 | 15 | 17 | 18 | 20 | 21 | 22 |
| 27 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 17 | 19 | 20 | 21 |
| 26 | 7 | 9 | 11 | 13 | 15 | 16 | 18 | 19 | 20 |
| 25 | 6 | 9 | 11 | 12 | 14 | 15 | 17 | 18 | 19 |
| 24 | 5 | 8 | 10 | 11 | 13 | 14 | 16 | 17 | 18 |
| 23 | 5 | 7 | 9 | 10 | 12 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| 22 | 4 | 6 | 8 | 10 | 11 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 21 | 3 | 5 | 7 | 9 | 10 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| 20 | 2 | 4 | 6 | 8 | 9 | 11 | 12 | 13 | 14 |
Papildus šīm funkcijām ir jāņem vērā vairāki īpaši apstākļi, kas saistīti ar Peltjē termoelektrisko moduļu izmantošanu kā daļu no dzesētājiem, ko izmanto augstas veiktspējas dzesēšanai. CPU jaudīgi datori.
Mūsdienu procesoru arhitektūra un dažas sistēmas programmas paredz enerģijas patēriņa izmaiņas atkarībā no procesoru slodzes. Tas ļauj optimizēt to enerģijas patēriņu. Starp citu, to paredz arī enerģijas taupīšanas standarti, ko atbalsta dažas mūsdienu datoru aparatūrā un programmatūrā iebūvētās funkcijas. Normālos apstākļos procesora un tā enerģijas patēriņa optimizācija labvēlīgi ietekmē gan paša procesora termisko režīmu, gan vispārējo termiskais līdzsvars. Tomēr jāatzīmē, ka režīmi ar periodiskām enerģijas patēriņa izmaiņām var nebūt labi apvienoti ar procesoru dzesēšanas līdzekļiem, izmantojot Peltier moduļus. Tas ir saistīts ar faktu, ka esošie Peltier ledusskapji parasti ir paredzēti nepārtrauktai darbībai. Šajā sakarā vienkāršākos Peltier ledusskapjus, kuriem nav vadības ierīču, nav ieteicams lietot kopā ar tādām dzesēšanas programmām kā, piemēram, CpuIdle, kā arī ar operētājsistēmas Windows NT/2000 vai Linux.
Ja procesors pārslēdzas uz mazjaudas režīmu un attiecīgi siltuma izkliedi, ir iespējama ievērojama korpusa un procesora mikroshēmas temperatūras pazemināšanās. Procesora kodola pārmērīga dzesēšana dažos gadījumos var izraisīt īslaicīgu tā darbības pārtraukšanu un līdz ar to datora pastāvīgu iesaldēšanu. Jāatgādina, ka saskaņā ar Intel dokumentāciju minimālā temperatūra, pie kura tiek garantēta masveidā ražoto Pentium II un Pentium III procesoru pareiza darbība, parasti ir +5 °C, lai gan, kā liecina prakse, tie lieliski darbojas arī pie zemākām temperatūrām.
Dažas problēmas var rasties arī vairāku iebūvēto funkciju darbības rezultātā, piemēram, to, kas kontrolē dzesētāja ventilatorus. Jo īpaši dažu datorsistēmu procesora jaudas pārvaldības režīmi nodrošina dzesēšanas ventilatoru ātruma maiņu, izmantojot mātesplatē iebūvēto aparatūru. Normālos apstākļos tas ievērojami uzlabo datora procesora termisko uzvedību. Tomēr, izmantojot vienkāršākos Peltier ledusskapjus, griešanās ātruma samazināšanās var izraisīt termiskā režīma pasliktināšanos, kas procesoram var izraisīt letālu iznākumu jau tā pārkaršanas dēļ, ko izraisa darba Peltjē modulis, kas papildus pildot siltumsūkņa funkcijas, ir spēcīgs papildus siltuma avots.
Jāpiebilst, ka, tāpat kā datoru centrālo procesoru bloku gadījumā, arī Peltier ledusskapji var būt laba alternatīva tradicionālajiem video mikroshēmojumu dzesēšanas līdzekļiem, ko izmanto mūsdienu augstas veiktspējas video adapteros. Šādu video mikroshēmojumu darbību pavada ievērojama siltuma izkliede, un parasti tās nav pakļautas pēkšņām to darbības režīmu izmaiņām.
Lai novērstu problēmas ar mainīgas jaudas režīmiem, kas izraisa mitruma kondensāciju no gaisa un iespējamu hipotermiju un dažos gadījumos pat aizsargājamo elementu, piemēram, datoru procesoru, pārkaršanu, ir jāatsakās izmantot šādus režīmus un vairākus iebūvētus -funkcijās. Tomēr kā alternatīvu varat izmantot dzesēšanas sistēmas, kas nodrošina inteliģentas vadības ierīces Peltier ledusskapjiem. Šādi instrumenti var kontrolēt ne tikai ventilatoru darbību, bet arī mainīt pašu termoelektrisko moduļu darbības režīmus, ko izmanto aktīvajos dzesētājos.
Ir saņemti ziņojumi par eksperimentiem ar miniatūru Peltjē moduļu iegulšanu tieši procesora mikroshēmās, lai atdzesētu to vissvarīgākās struktūras. Šis risinājums veicina labāku dzesēšanu, samazinot termisko pretestību un var ievērojami palielināt procesoru darbības frekvenci un veiktspēju.
Darbu sistēmu uzlabošanas virzienā optimālu temperatūras apstākļu nodrošināšanai elektroniskajiem elementiem veic daudzas pētniecības laboratorijas. Un dzesēšanas sistēmas, kurās tiek izmantoti Peltier termoelektriskie moduļi, tiek uzskatītas par ļoti daudzsološām.
Peltier ledusskapju piemēri
Salīdzinoši nesen datoru tirgū parādījās iekšzemes ražošanas Peltier moduļi. Tās ir vienkāršas, uzticamas un salīdzinoši lētas (7–15 USD) ierīces. Parasti dzesēšanas ventilators nav iekļauts. Tomēr šādi moduļi ļauj ne tikai iepazīties ar perspektīviem dzesēšanas līdzekļiem, bet arī izmantot tos paredzētajam mērķim datoru komponentu aizsardzības sistēmās. Šeit ir viena parauga kopsavilkums.
Moduļa izmērs (7. att.) - 40 × 40 mm, maksimālā strāva- 6 A, maksimālais spriegums - 15 V, enerģijas patēriņš - līdz 85 W, temperatūras starpība - vairāk nekā 60 ° C. Ja modulis ir aprīkots ar jaudīgu ventilatoru, tas spēj aizsargāt procesoru ar jaudas izkliedi līdz 40 vatiem.
Rīsi. 7. Ledusskapja PAP2X3B izskats
Tirgū ir gan mazāk, gan jaudīgāki vietējo Peltier moduļu varianti.
Ārzemju ierīču klāsts ir daudz plašāks. Zemāk ir ledusskapju piemēri, kuru konstrukcijā izmantoti Peltier termoelektriskie moduļi.
Peltier aktīvie ledusskapji no Computernerd
| Vārds | Ražotājs/piegādātājs | Ventilatora parametri | Procesors |
| PAX56B | Computernerd | gultnis | Pentium/MMX līdz 200MHz, 25W |
| PA6EXB | Computernerd | duālie lodīšu gultņi, tahometrs | Pentium MMX līdz 40W |
| DT-P54A | DesTech risinājumi | dubultais lodīšu gultnis | Pentium |
| AC-P2 | AOC dzesētājs | gultnis | Pentium II |
| PAP2X3B | Computernerd | 3 lodīšu gultnis | Pentium II |
| STEP-UP-53X2 | Solis termodinamika | 2 lodīšu gultņi | Pentium II, Celeron |
| PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier |
Computernerd | 3 lodīšu gultņi, tahometrs | Pentium II, Celeron |
| PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier |
Computernerd | 3 lodīšu gultņi, tahometrs | Pentium II, Celeron |
| PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier | Computernerd | 3 lodīšu gultņi, tahometrs | Pentium II, Celeron |
Ledusskapis PAX56B ir paredzēts Intel, Cyrix un AMD Pentium un Pentium-MMX procesoru dzesēšanai, kas darbojas frekvencēs līdz 200 MHz. 30x30mm termoelektriskais modulis ļauj dzesētājam uzturēt CPU temperatūru zem 63°C ar 25W jaudas izkliedi un 25°C apkārtējās vides temperatūru. Sakarā ar to, ka lielākā daļa procesoru izkliedē mazāk enerģijas, šis dzesētājs ļauj uzturēt procesora temperatūru daudz zemāku nekā daudzi alternatīvi dzesētāji, kuru pamatā ir radiatori un ventilatori. Peltier modulis, kas iekļauts ledusskapī PAX56B, tiek darbināts no 5 V barošanas avota, kas spēj nodrošināt strāvu 1,5 A (maksimums). Šī ledusskapja ventilatoram ir nepieciešams 12 V spriegums un 0,1 A strāva (maksimums). PAX56B ledusskapja ventilatora parametri: lodīšu gultnis, 47,5 mm, 65 000 stundas, 26 dB. Šī ledusskapja kopējais izmērs ir 25×25×28,7 mm. Paredzamā PAX56B ledusskapja cena ir 35 USD. Norādītā cena norādīta saskaņā ar uzņēmuma 2000.gada vidus cenrādi.
PA6EXB ledusskapis ir paredzēts jaudīgāku Pentium-MMX procesoru dzesēšanai ar jaudas izkliedi līdz 40 W. Šis ledusskapis ir piemērots visiem Intel, Cyrix un AMD procesoriem, kas savienoti, izmantojot ligzdu 5 vai Socket 7. Peltier termoelektriskā moduļa, kas iekļauts PA6EXB ledusskapī, izmērs ir 40 × 40 mm, un tas patērē maksimālo strāvu 8 A (parasti 3 A) pie 5 B sprieguma ar savienojumu caur standarta datora strāvas savienotāju. PA6EXB ledusskapja kopējais izmērs ir 60 × 60 × 52,5 mm. Uzstādot šo ledusskapi, lai nodrošinātu labu siltuma apmaiņu starp radiatoru un vidi, ap ledusskapi ir jānodrošina vismaz 10 mm augšpusē un 2,5 mm brīva telpa sānos. PA6EXB dzesētājs sasniedz CPU temperatūru 62,7°C ar 40W jaudas izkliedi un 45°C apkārtējās vides temperatūru. Ņemot vērā termoelektriskā moduļa, kas ir daļa no šī ledusskapja, darbības principu, lai izvairītos no mitruma kondensācijas un īssavienojums jums vajadzētu izvairīties no programmu izmantošanas, kas procesoru ilgstoši pārslēdz miega režīmā. Paredzamā šāda ledusskapja cena ir 65 USD. Norādītā cena norādīta saskaņā ar uzņēmuma 2000.gada vidus cenrādi.
Ledusskapis DT-P54A (ko Computernerd pazīst arī kā PA5B) ir paredzēts Pentium procesoriem. Tomēr daži uzņēmumi, kas piedāvā tirgū šos ledusskapjus, to iesaka arī Cyrix/IBM 6x86 un AMD K6 lietotājiem. Ledusskapī iekļautais radiators ir diezgan mazs. Tās izmēri ir 29×29 mm. Ledusskapī ir iebūvēts temperatūras sensors, kas nepieciešamības gadījumā ziņos par pārkaršanu. Tas arī kontrolē Peltjē elementu. Komplektā ietilpst ārējā vadības ierīce. Tas veic sprieguma un paša Peltier elementa darbības, ventilatora darbības, kā arī procesora temperatūras uzraudzības funkcijas. Ierīce ģenerēs trauksmi, ja Peltjē elements vai ventilators ir atteicies, ja ventilators darbojas ar mazāk nekā 70% no vēlamā ātruma (4500 RPM) vai ja procesora temperatūra ir paaugstinājusies virs 145 ° F (63 ° C). . Ja procesora temperatūra paaugstinās virs 100°F (38°C), Peltjē elements tiek automātiski iespējots, pretējā gadījumā tas ir atspējotā režīmā. Pēdējā funkcija novērš problēmas, kas saistītas ar mitruma kondensāciju. Diemžēl pats elements ir tik stipri pielīmēts pie siltuma izlietnes, ka to nevar atdalīt, nesabojājot tā struktūru. Tas padara neiespējamu to uzstādīt uz cita, jaudīgāka radiatora. Kas attiecas uz ventilatoru, tā konstrukciju raksturo augsts uzticamības līmenis un tam ir augsti parametri: barošanas spriegums - 12 V, griešanās ātrums - 4500 RPM, gaisa padeves ātrums - 6,0 CFM, enerģijas patēriņš - 1 W, trokšņa raksturlielumi - 30 dB. Šis ledusskapis ir diezgan produktīvs un noderīgs overclocking. Tomēr dažos procesora pārspīlēšanas gadījumos jums vienkārši vajadzētu izmantot lielu radiatoru un labu dzesētāju. Šī ledusskapja cena svārstās no 39 līdz 49 USD. Norādītā cena norādīta saskaņā ar vairāku firmu cenrādi par 2000.gada vidu.
Ledusskapis AC-P2 ir paredzēts Pentium II tipa procesoriem. Komplektā ietilpst 60 mm dzesētājs, radiators un 40 mm Peltjē elements. Slikti piemērots Pentium II 400 MHz un augstākiem procesoriem, jo SRAM atmiņas mikroshēmas praktiski netiek atdzesētas. Paredzamā cena 2000. gada vidum ir 59 USD.
Ledusskapis PAP2X3B (8. att.) ir līdzīgs AOC AC-P2. Tam pievienoti divi 60 mm dzesētāji. SRAM dzesēšanas problēmas joprojām nav atrisinātas. Jāņem vērā, ka ledusskapi nav ieteicams lietot kopā ar dzesēšanas programmām, piemēram, CpuIdle, kā arī Windows NT vai Linux operētājsistēmās, jo iespējama mitruma kondensācija uz procesora. Paredzamā cena 2000. gada vidum ir 79 USD.
Rīsi. 8. Ledusskapja PAP2X3B izskats
STEP-UP-53X2 ledusskapis ir aprīkots ar diviem ventilatoriem, kas sūknē lielu gaisa daudzumu caur radiatoru. Paredzamā cena 2000. gada vidum ir 79 USD (Pentium II), 69 USD (Celeron).
Computernerd's Bcool sērijas ledusskapji (PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier, PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier, PAP2CX3B-10S, BCool-EST PC-Peltier) ir paredzēti Pentium II un Celeron procesoriem, un tiem ir līdzīgas specifikācijas, kā parādīts tālāk. tabula.
BCool sērijas ledusskapji
| lieta | PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier |
PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier |
PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier |
|||||||
| Ieteicamie procesori | Pentium II un Celeron | |||||||||
| Fanu skaits | 3 | |||||||||
| Centrālā ventilatora tips | Lodīšu gultnis, tahometrs (12 V, 120 mA) | |||||||||
| Centrālā ventilatora izmērs | 60x60x10 mm | |||||||||
| Ārējā ventilatora veids | Gultnis | Lodīšu gultnis, tahometrs | Lodīšu gultnis, termistors | |||||||
| Ārējā ventilatora izmērs | 60x60x10 mm | 60x60x25 mm | ||||||||
| Spriegums, strāva | 12 V, 90 mA | 12 V, 130 mA | 12V, 80-225mA | |||||||
| Kopējais līdzjutēju pārklājums | 84,9 cm2 | |||||||||
| Kopējā strāva ventilatoriem (jauda) | 300 mA (3,6 W) |
380 mA (4,56 W) |
280-570 mA (3,36–6,84 W) |
|||||||
| Tapu skaits uz radiatora (centrā) | 63 gari un 72 īsi | |||||||||
| Tapu skaits uz radiatora (katrā galā) | 45 gari un 18 īsi | |||||||||
| Kopējais dzesētāja tapu skaits | 153 gari un 108 īsi | |||||||||
| Radiatora izmēri (centrā) | 57x59x27 mm (ieskaitot termoelektrisko moduli) | |||||||||
| Radiatora izmēri (katrā galā) | 41x59x32 mm | |||||||||
| Radiatora kopējie izmēri | 145x59x38 mm (ieskaitot termoelektrisko moduli) | |||||||||
| Ledusskapja vispārīgie izmēri | 145x60x50 mm | 145x60x65 mm | ||||||||
| Ledusskapja svars | 357 grami | 416 grami | 422 grami | |||||||
| Garantija | 5 gadi | |||||||||
| Paredzamā cena (2000) | $74.95 | $79.95 | $84.95 | |||||||
Jāpiebilst, ka BCool ledusskapju grupā ietilpst arī ierīces, kurām ir līdzīgas īpašības, taču trūkst Peltjē elementu. Šādi ledusskapji, protams, ir lētāki, bet arī mazāk efektīvi kā datora komponentu dzesēšanas līdzeklis.
Raksta sagatavošanā izmantoti grāmatas "PC: skaņošana, optimizācija un pārspīlēšana" materiāli. 2. izdevums, pārskatīts. un papildu, - Sanktpēterburga: BHV - Petersburg. 2000. - 336 lpp.
Ja elektriskā strāva tiek izlaista caur robežzonu starp diviem dažādiem metāliem, kas saskaras, tad elektroni, kas iet caur šo apgabalu, atkarībā no strāvas virziena tiks vai nu paātrināti ar iepriekšminēto kontakta lauku, vai arī palēnināsies. Pirmajā gadījumā robežslānī izdalās siltums (kinētisko enerģiju saņēmušie elektroni sadursmju laikā nodos enerģiju metāla atomiem); otrajā gadījumā siltuma absorbcija (elektroni, kas zaudējuši ātrumu, būs
sadursmēs ar atomiem, lai saņemtu no tiem enerģiju, t.i., atdzesētu metālu). Ja, piemēram, caur termoelementu tiek izlaista elektriskā strāva (II 1.37. att.), tad sāks mainīties kontaktu temperatūras, jo vienā no tiem lauks veic pozitīvu darbu, bet otrā - negatīvu. Siltuma izdalīšanos vai absorbciju, strāvai šķērsojot robežzonu, kontakta elektriskā lauka darbības dēļ sauc par Peltjē efektu; siltuma daudzums laika gaitā pastāvīgs spēks strāva
kur ir, kā minēts iepriekš, potenciālu starpība, ko rada lauks, izvadītās elektroenerģijas daudzums un termoelektromotīves spēka konstante.
Tātad, kad elektriskā strāva iet caur robežzonu starp diviem metāliem, notiek šādas parādības:
1) noteikta siltuma daudzuma izdalīšanās saskaņā ar Lenca-Džoula likumu: kur ir robežapgabala pretestība. Šis siltums nav atkarīgs no strāvas virziena un ir proporcionāls strāvas stipruma kvadrātam;
2) kontakta elektriskā lauka pozitīva vai negatīva darba radītā siltuma izdalīšanās vai absorbcija (Peltjē efekts). Šis siltums ir proporcionāls strāvas pirmajai jaudai. Pie zemām strāvām siltums var būt lielāks par
3) enerģijas pārnešana no viena metāla uz otru, kopā ar elektroniem, kas izgājuši cauri robežzonai. Elektronu vidējās kinētiskās enerģijas dažādos metālos (vienā un tajā pašā temperatūrā) var būt dažādas, tāpēc elektroni, kas ir pārgājuši no viena metāla uz otru, nesīs enerģiju sev līdzi.
Ņemiet vērā, ka norādītā siltuma izdalīšanās un absorbcija kontaktos notiek arī tad, kad termoelementa ķēdē plūst elektriskā strāva, ko izraisa nevis ārējs strāvas avots, bet gan pats termoelektromotīves spēks (pie ); šajā gadījumā, saskaroties ar augstu temperatūru, siltums tiek absorbēts, un, saskaroties ar zemu temperatūru, izdalās siltums. Tādējādi Peltjē efekts ir vērsts uz temperatūras starpības izlīdzināšanu kontaktos. Ja temperatūras starpības radīšana starp kontaktiem tiek uzskatīta par ārēju ietekmi uz termoelementu, tad Peltjē efekts ir šī elementa pretdarbība.
Termoelementu pie var uzskatīt par fizisku sistēmu, kurā notiek tieša siltuma pārvēršana par elektriskā enerģija. Pieņemsim, ka termoelementu ķēdē strāvas stiprums ir vienāds ar Termoelektromotīves spēka veikto darbu
(skat. formulu (2.34)) par laiku
Tomēr siltums absorbēts (saskaņā ar Peltjē efektu), saskaroties ar augstu temperatūru, siltums izdalās saskarē ar zemu temperatūru; starpība starp tām tiek pārvērsta elektroenerģijā. Tāpēc termoelementa efektivitāte
Tādējādi, pilnībā saskaņā ar otro termodinamikas zīmi, termoelementā siltums tiek saņemts no ķermeņa ar augstu temperatūru, noteikts siltuma daudzums tiek nodots ķermenim ar zemu temperatūru, un starpība tiek pārvērsta citā formā. enerģijas. Taču no metāliem izgatavota termoelementa gadījumā ievērojama siltuma daļa no karsta kontakta uz aukstu pāriet ar siltuma vadīšanu, tātad siltuma daudzums pārvēršas elektroenerģijā pat pie lielas temperatūras starpības starp kontaktiem. , ir tikai ļoti neliela daļa (procentu daļas) no kopējā siltuma daudzuma, kas tiek nodots no karstā aukstā kontakta. Izmantojot, pēc A.F.Ioffe ierosinājuma, pusvadītāju materiālus ar zemu siltumvadītspēju, ir iespējams pietuvināt termoelektriskā siltumdzinēja efektivitāti tā ideālajai vērtībai.
Iepriekš tika apskatīti tikai metāliskie vadītāji (pirmā veida vadītāji), kuros kontakta potenciālu starpības parādīšanās un elektriskās strāvas pāreja nav saistīta ar ķīmiskām izmaiņām. Taču kontakta potenciālu starpība ir sastopama arī jebkuru vadītāju sistēmā, tajā skaitā, piemēram, elektrolītu (otrā veida vadītāju), kurā potenciālu starpības ierosināšana un strāvas pāreja ir saistīta ar ķīmiskās reakcijas(galvaniskās šūnas, akumulatori). Atšķirībā no metāla vadītājiem elektrolītus saturošā sistēmā lādiņus (elektronus, jonus) ietekmē īpaši “ķīmiskas” izcelsmes spēki. Šo ārējo spēku klātbūtnes dēļ slēgtā elektrolītus saturošā vadītāju sistēmā notiek nepārtraukta vienvirziena lādiņu pārnešana, t.i., notiek elektriskā strāva.
