Peltier element - kung paano ito gumagana at kung paano suriin at kumonekta

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng elemento ng Peltier ay batay sa sa epekto ng Peltier, na binubuo sa katotohanan na kapag ang isang direktang electric current ay dumaan sa isang junction ng dalawang magkaibang conductor, ang enerhiya ay inililipat mula sa isang transition conductor patungo sa isa pa, habang ang init ay inilabas o hinihigop sa junction.

Ang dami ng init na inilabas o nasipsip sa panahon ng prosesong ito ay magiging proporsyonal sa kasalukuyang, ang oras ng daloy nito, pati na rin ang katangian ng koepisyent ng Peltier ng isang partikular na pares ng mga soldered wire. Ang Peltier coefficient, naman, ay katumbas ng thermoelectric coefficient ng pares na pinarami ng absolute temperature ng junction sa kasalukuyang oras.

At dahil ang epekto ng Peltier ay ang pinaka-nagpapahayag sa semiconductor, pagkatapos ay ginagamit ang ari-arian na ito sa mga sikat at abot-kayang elemento ng semiconductor na Peltier. Sa isang bahagi ng elemento ng Peltier, ang init ay sinisipsip, sa kabilang banda ay inilabas. Susunod, susuriin natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Ang direktang pisikal na epekto ng Peltier ay natuklasan noong 1834.ng French physicist na si Jean Peltier, at pagkaraan ng apat na taon, ang kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay inimbestigahan ng Russian physicist na si Emilius Lenz, na nagpakita na kung ang mga rod ng bismuth at antimony ay malapit na magkadikit, ang tubig ay tumulo sa punto ng contact, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng ang junction ng direktang kasalukuyang na may isang tiyak na direksyon, kung gayon kung sa paunang direksyon ng kasalukuyang ang tubig ay nagiging yelo, kung gayon kung ang direksyon ng kasalukuyang nagbabago sa kabaligtaran, kung gayon ang yelo na ito ay mabilis na matutunaw.

Sa kanyang eksperimento, malinaw na ipinakita ni Lenz na ang init ng Peltier ay hinihigop o inilabas depende sa direksyon ng kasalukuyang sa pamamagitan ng kantong.

Nasa ibaba ang isang talahanayan ng mga coefficient ng Peltier para sa tatlong sikat na pares ng metal. Sa pamamagitan ng paraan, ang epekto na kabaligtaran sa epekto ng Peltier ay tinatawag na epekto ng Seebeck (kapag kapag pinainit o pinapalamig ang mga junction ng isang closed circuit, kuryente).

Kaya bakit nangyayari ang epekto ng Peltier? Ang dahilan ay na sa punto ng pakikipag-ugnay ng dalawang sangkap ay mayroong isang potensyal na pagkakaiba sa pakikipag-ugnay na bumubuo ng isang contact electric field sa pagitan nila.

Kung ang isang electric current ay dumadaloy sa contact, ang field na ito ay makakatulong sa kasalukuyang daloy o maiwasan ito. Samakatuwid, kung ang kasalukuyang ay nakadirekta laban sa contact field force vector, kung gayon ang pinagmumulan ng inilapat na EMF ay dapat gawin ang trabaho, at ang enerhiya ng pinagmulan ay inilabas sa punto ng contact, ito ay magiging sanhi ng pag-init nito.

Kung ang pinagmumulan ng kasalukuyang ay nakadirekta sa kahabaan ng patlang ng contact, kung gayon ito ay, parang, karagdagang suportado ng panloob na patlang ng kuryente, at ngayon ang patlang ay gagawa ng karagdagang trabaho upang ilipat ang mga singil. Ang enerhiya na ito ay inalis na ngayon mula sa sangkap, na talagang nagiging sanhi ng paglamig ng junction.

Kaya, dahil alam natin na ang mga pares ng semiconductor ay ginagamit sa mga elemento ng Peltier, anong proseso ang ginagamit sa mga semiconductor?

Ito ay simple. Ang mga semiconductor na ito ay naiiba sa mga antas ng enerhiya ng mga electron sa conduction band. Kapag ang isang electron ay dumaan sa junction ng mga materyales na ito, ang electron ay nakakakuha ng enerhiya upang ito ay lumipat sa isang mas mataas na energy conduction band ng isa pang pares ng semiconductor.

Kapag ang electron ay sumisipsip ng enerhiya na ito, ang semiconductor contact point ay lumalamig. Kapag ang kasalukuyang daloy sa tapat na direksyon, ang semiconductor contact point ay umiinit, bilang karagdagan sa karaniwang Joule heat. Kung ang mga purong metal ay ginamit sa halip na mga semiconductors sa mga selulang Peltier, ang thermal effect ay magiging napakaliit na ang ohmic heating ay higit na lalampas dito.

Sa isang tunay na Peltier converter, tulad ng TEC1-12706, maraming parallelepiped ng bismuth telluride at solid solution na silicon at germanium ang naka-mount sa pagitan ng dalawang ceramic substrates, na pinagsama-sama sa isang series circuit. Ang mga pares ng n- at p-type na semiconductor ay konektado sa pamamagitan ng conductive jumper na nakikipag-ugnayan sa mga ceramic substrates.

Ang bawat pares ng maliliit na semiconductor parallelepiped ay bumubuo ng isang contact upang magpasa ng kasalukuyang mula sa isang n-type na semiconductor patungo sa isang p-type na semiconductor sa isang gilid ng Peltier converter, at mula sa isang p-type na semiconductor sa isang n-type na semiconductor sa kabilang panig ng ang converter.

Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa lahat ng mga parallelepiped na ito na konektado sa serye, kung gayon, sa isang banda, ang lahat ng mga contact ay pinapalamig lamang, at sa kabilang banda, lahat ay pinainit lamang. Kung ang polarity ng pinagmulan ay nagbabago, ang mga gilid ay magbabago sa kanilang mga tungkulin.

Ayon sa prinsipyong ito, gumagana ang elemento ng Peltier, o, kung tawagin din ito, ang Peltier thermoelectric converter, kung saan kinukuha ang init mula sa isang bahagi ng produkto at inililipat sa kabaligtaran nito, habang ang pagkakaiba ng temperatura ay nilikha sa magkabilang panig ng ang elemento.

Posible pa ring palamigin ang bahagi ng pag-init ng elemento ng Peltier gamit ang isang heatsink na may fan, kung gayon ang temperatura ng malamig na bahagi ay magiging mas mababa. Sa malawak na magagamit na mga selulang Peltier, ang pagkakaiba ng temperatura ay maaaring umabot ng humigit-kumulang 69 °C.

Upang suriin ang kalusugan ng elemento ng Peltier, sapat na ang isang uri ng daliri na baterya. Ang pulang kawad ng cell ay konektado sa positibong terminal ng suplay ng kuryente, ang itim na kawad sa negatibo. Kung ang elemento ay gumagana nang tama, kung gayon ang pag-init ay magaganap sa isang panig, at ang paglamig sa kabilang panig, mararamdaman mo ito nang may iyong mga daliri. Ang paglaban ng isang maginoo na elemento ng Peltier ay nasa rehiyon ng ilang ohms.