אלמנט פלטייר - איך זה עובד ואיך בודקים ומתחברים
עיקרון הפעולה של אלמנט Peltier מבוסס על על אפקט פלטייר, המורכב מכך שכאשר עובר זרם חשמלי ישר בצומת של שני מוליכים שונים, אנרגיה מועברת ממוליך מעבר אחד לאחר, בעוד חום משתחרר או נספג בצומת.
כמות החום המשתחררת או נספג במהלך תהליך זה תהיה פרופורציונלית לזרם, לזמן הזרימה שלו, כמו גם למקדם Peltier המאפיין זוג נתון של חוטים מולחמים. מקדם פלטייר, בתורו, שווה למקדם התרמו-אלקטרי של הזוג כפול הטמפרטורה המוחלטת של הצומת בזמן הנוכחי.
ומכיוון שאפקט פלטייר הוא האקספרסיבי ביותר במוליכים למחצה, אז נכס זה משמש באלמנטים של מוליכים למחצה Peltier פופולריים ובמחיר סביר. בצד אחד של אלמנט Peltier נספג חום, בצד השני הוא משתחרר. לאחר מכן, נסתכל מקרוב על תופעה זו.
ההשפעה הפיזית הישירה של פלטייר התגלתה ב-1834.על ידי הפיזיקאי הצרפתי ז'אן פלטייר, וארבע שנים מאוחר יותר נחקרה מהות התופעה הזו על ידי הפיזיקאי הרוסי אמיליוס לנץ, שהראה שאם מוטות ביסמוט ואנטימון היו במגע הדוק, מים טפטפו בנקודת המגע, ואז דרך הצומת זרם ישר עם כיוון מסוים, אז אם בכיוון הראשוני של הזרם המים הופכים לקרח, אז אם כיוון הזרם משתנה להפך, אז הקרח הזה יימס במהירות.
בניסוי שלו, לנץ הוכיח בבירור שחום פלטייר נספג או משתחרר בהתאם לכיוון הזרם דרך הצומת.
להלן טבלה של מקדמי פלטייר עבור שלושה זוגות מתכת פופולריים. אגב, האפקט המנוגד לאפקט פלטייר נקרא אפקט סיבק (כאשר בעת חימום או קירור הצמתים של מעגל סגור, חַשְׁמַל).
אז מדוע מתרחש אפקט פלטייר? הסיבה היא שבנקודת המגע של שני חומרים יש הפרש פוטנציאל מגע שיוצר ביניהם שדה חשמלי מגע.
אם זרם חשמלי זורם כעת דרך המגע, שדה זה יעזור לזרם הזרם או ימנע אותו. לכן, אם הזרם מכוון נגד וקטור כוח שדה המגע, אז המקור של EMF המופעל חייב לעשות את העבודה, והאנרגיה של המקור משתחררת בנקודת המגע, זה יגרום להתחממותו.
אם זרם המקור מכוון לאורך שדה המגע, אז הוא, כביכול, נתמך בנוסף על ידי השדה החשמלי הפנימי הזה, וכעת השדה יעשה עבודה נוספת כדי להעביר את המטענים. אנרגיה זו נלקחת כעת מהחומר, מה שלמעשה גורם לצומת להתקרר.
אז, מכיוון שאנו יודעים שזוגות מוליכים למחצה משמשים באלמנטים של פלטייר, באיזה תהליך משתמשים במוליכים למחצה?
זה פשוט, מוליכים למחצה אלה שונים ברמות האנרגיה של האלקטרונים ברצועת ההולכה. כאשר אלקטרון עובר דרך הצומת של חומרים אלה, האלקטרון צובר אנרגיה כך שהוא יכול לעבור לרצועת הולכה אנרגטית גבוהה יותר של זוג מוליכים למחצה אחר.
כאשר האלקטרון סופג אנרגיה זו, נקודת המגע של המוליכים למחצה מתקררת.כאשר זרם זורם בכיוון ההפוך, נקודת המגע של המוליכים למחצה מתחממת, בנוסף לחום הג'ול הרגיל. אם היו משתמשים במתכות טהורות במקום מוליכים למחצה בתאי פלטייר, ההשפעה התרמית הייתה קטנה עד כדי כך שחימום אוהם יעלה עליו בהרבה.
בממיר Peltier אמיתי, כגון TEC1-12706, מספר מקביליות של ביסמוט טלורייד וסיליקון תמיסה מוצקה וגרמניום מותקנים בין שני מצעים קרמיים, מולחמים יחד במעגל סדרתי. זוגות אלו של מוליכים למחצה מסוג n ו-p מחוברים באמצעות מגשרים מוליכים הנמצאים במגע עם המצעים הקרמיים.
כל זוג מקבילי מוליכים למחצה קטנים יוצר מגע להעברת זרם ממוליכים למחצה מסוג n אל מוליכים למחצה מסוג p בצד אחד של ממיר פלטייר, וממוליך למחצה מסוג p למוליכים למחצה מסוג n בצד השני של הממיר.
כאשר הזרם זורם דרך כל המקבילים המחוברים בסדרה, אז מצד אחד, כל המגעים רק מקוררים, ומצד שני כולם מחוממים בלבד, אם קוטביות המקור תשתנה, הצדדים ישנו את שלהם. תפקידים.
על פי עיקרון זה פועל אלמנט הפלטייר, או כפי שהוא נקרא גם הממיר התרמו-אלקטרי של פלטייר, שבו נלקח חום מצד אחד של המוצר ומועבר לצדו הנגדי, בעוד שנוצר הפרש טמפרטורה משני הצדדים של המוצר. האלמנט.
אפשר אפילו לקרר עוד יותר את צד החימום של אלמנט פלטייר באמצעות גוף קירור עם מאוורר, ואז הטמפרטורה של הצד הקר תהיה נמוכה עוד יותר. בתאי Peltier זמינים באופן נרחב, הפרש הטמפרטורה יכול להגיע לכ-69 מעלות צלזיוס.
כדי לבדוק את תקינותו של אלמנט Peltier, מספיקה סוללה מסוג אצבע. החוט האדום של התא מחובר למסוף החיובי של ספק הכוח, החוט השחור לשלילי.אם האלמנט פועל כשורה, אז חימום יתרחש בצד אחד, וקירור בצד השני, אתה יכול להרגיש את זה עם האצבעות שלך. ההתנגדות של אלמנט Peltier קונבנציונלי היא באזור של כמה אוהם.