펠티에 소자 - 작동 원리 및 확인 및 연결 방법

펠티에 소자의 작동 원리는 다음을 기반으로 합니다. 펠티에 효과, 직류가 두 개의 서로 다른 도체의 접합부를 통과할 때 에너지가 한 전이 도체에서 다른 전이 도체로 전달되는 반면 접합부에서 열이 방출되거나 흡수된다는 사실로 구성됩니다.

이 과정에서 방출되거나 흡수되는 열의 양은 전류, 흐름 시간 및 주어진 납땜 와이어 쌍의 펠티에 계수 특성에 비례합니다. 펠티에 계수는 쌍의 열전 계수에 현재 접합부의 절대 온도를 곱한 것과 같습니다.

그리고 Peltier 효과가 가장 표현력이 좋기 때문에 반도체에서, 이 속성은 인기 있고 저렴한 반도체 Peltier 요소에 사용됩니다. Peltier 요소의 한쪽에서는 열이 흡수되고 다른 쪽에서는 방출됩니다. 다음으로 이 현상에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

펠티에의 직접적인 물리적 효과는 1834년에 발견되었습니다.프랑스 물리학자 Jean Peltier에 의해, 그리고 4년 후 러시아 물리학자 Emilius Lenz에 의해 이 현상의 본질이 조사되었습니다. 접합 직류 특정 방향으로, 전류의 초기 방향에서 물이 얼음으로 변하면 전류의 방향이 반대 방향으로 바뀌면이 얼음이 빨리 녹을 것입니다.

그의 실험에서 Lenz는 Peltier 열이 접합부를 통과하는 전류의 방향에 따라 흡수되거나 방출된다는 것을 분명히 보여주었습니다.

아래는 세 가지 인기 있는 금속 쌍에 대한 펠티에 계수 표입니다. 그런데 펠티에 효과와 반대되는 효과를 제벡 효과(폐회로의 접합부를 가열하거나 냉각할 때, 전기).

그렇다면 Peltier 효과는 왜 발생하는 것일까요? 그 이유는 두 물질의 접촉점에서 그들 사이에 접촉 전기장을 생성하는 접촉 전위차가 있기 때문입니다.

현재 전류가 접점을 통해 흐르고 있는 경우 이 필드는 전류 흐름을 돕거나 방지합니다. 따라서 전류가 접촉 전계력 벡터에 대해 지시되면 적용된 EMF의 소스가 작업을 수행해야 하고 소스의 에너지가 접점에서 방출되어 가열됩니다.

소스 전류가 접촉 필드를 따라 향하면이 내부 전기장에 의해 추가로 지원되며 이제 필드는 전하를 이동시키기 위해 추가 작업을 수행합니다. 이 에너지는 이제 물질에서 제거되어 실제로 접합부가 냉각됩니다.

그렇다면 반도체 쌍이 Peltier 소자에 사용된다는 것을 알고 있으므로 반도체에는 어떤 프로세스가 사용됩니까?

간단합니다.이 반도체는 전도대에서 전자의 에너지 준위가 다릅니다. 전자가 이들 물질의 접합부를 통과하면 전자는 에너지를 얻어 다른 반도체 쌍의 더 높은 에너지 전도대로 이동할 수 있습니다.

전자가 이 에너지를 흡수하면 반도체 접점이 식고 전류가 반대 방향으로 흐르면 반도체 접점이 뜨거워지며 일반적인 주울 열이 발생합니다. Peltier 셀에서 반도체 대신 순수한 금속을 사용하면 열 효과가 너무 작아서 옴 가열이 크게 초과합니다.

TEC1-12706과 같은 진정한 Peltier 변환기에서는 비스무트 텔루라이드와 고용체 실리콘 및 게르마늄의 여러 병렬 육면체가 직렬 회로에서 함께 납땜된 두 개의 세라믹 기판 사이에 장착됩니다. 이러한 n형 및 p형 반도체 쌍은 세라믹 기판과 접촉하는 전도성 점퍼로 연결됩니다.

각각의 작은 반도체 평행 육면체 쌍은 접점을 형성하여 n형 반도체에서 Peltier 변환기의 한쪽 면에 있는 p형 반도체로, p형 반도체에서 반대쪽 면에 있는 n형 반도체로 전류를 전달합니다. 변환기.

이 모든 직렬 연결된 평행 육면체에 전류가 흐르면 한편으로는 모든 접점이 냉각되고 다른 한편으로는 모두 가열됩니다 소스의 극성이 변경되면 측면이 변경됩니다. 역할.

이 원리에 따라 Peltier 소자 또는 Peltier 열전 변환기라고도 불리는 이 소자는 제품의 한쪽에서 열을 가져와 반대쪽으로 전달하는 반면 제품의 양쪽에서 온도차가 발생하는 방식으로 작동합니다. 요소.

팬이 있는 방열판을 사용하여 펠티에 소자의 가열측을 추가로 냉각하는 것도 가능합니다. 그러면 냉각측의 온도가 훨씬 더 낮아집니다. 널리 사용되는 Peltier 셀에서 온도 차이는 약 69°C에 이를 수 있습니다.

펠티에 소자의 상태를 확인하려면 핑거형 배터리로 충분합니다. 셀의 빨간색 선은 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결되고 검정색 선은 음극에 연결됩니다.요소가 올바르게 작동하면 한쪽에서 가열이 발생하고 다른 쪽에서 냉각이 발생하는 것을 느낄 수 있습니다. 당신의 손가락. 기존 펠티에 소자의 저항은 몇 옴 정도입니다.