وحدة بلتيير: المواصفات

الحرارية (وحدة بلتيير) تعمل على عكس مبدأ لتأثير الحرارية، وظهور الفرق في درجة الحرارة عندما يتدفق التيار الكهربائي.

كيف يعمل عنصر بلتيير؟

فمن السهل جدا لاستخدام وحدة بلتيير، ومبدأ الذي هو استخراج أو امتصاص الحرارة في لحظة الاتصال من مواد مختلفة عندما يمر من خلال ذلك . كثافة تدفق الطاقة من الإلكترونات قبل وبعد الاتصال مختلفة. إذا كان الإخراج هو أقل، ثم هناك حرارة. عندما تباطأ الإلكترونات في الاتصال بواسطة حقل كهربائي، فإنها تنقل الطاقة الحركية إلى شعرية الكريستال، تسخينه. إذا تم تسريعها، يتم امتصاص الحرارة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن جزءا من الطاقة مأخوذة من شعرية الكريستال والتبريد يحدث.

إلى حد كبير، هذه الظاهرة هي المتأصلة في أشباه الموصلات، وهو ما يفسره الفرق الكبير في تهمة.

وحدة بلتيير، وتطبيق الذي هو موضوع مراجعتنا، ويستخدم في تطوير أجهزة التبريد الحرارية (تيم). أبسط منها يتكون من اثنين من أشباه الموصلات من p و n أنواع، متصلة في سلسلة من خلال الاتصالات النحاس.

إذا انتقلت الإلكترونات من أشباه الموصلات "p" إلى "n"، على الانتقال الأول مع جسر معدني أنها ريكومبين مع الافراج عن الطاقة. ويرافق الانتقال القادم من أشباه الموصلات "p" إلى موصل النحاس عن طريق "سحب" الإلكترونات من خلال الاتصال من قبل حقل كهربائي. وتؤدي هذه العملية إلى امتصاص الطاقة وتبريد المنطقة المحيطة بجهة الاتصال. وبالمثل، تحدث العمليات على التحولات التالية.

مع ترتيب الاتصالات ساخنة وباردة في مختلف الطائرات المتوازية، وسيتم الحصول على التحقيق العملي لهذه الطريقة. مصنوعة أشباه الموصلات من السيلينيوم، البزموت، الأنتيمون أو تيلوريوم. وحدة بلتيير تستوعب عددا كبيرا من المزدوجات الحرارية وضعت بين نيتريد السيراميك أو الألومينا لوحات.

العوامل التي تؤثر على كفاءة تيم

• القوة الحالية.
• عدد من المزدوجات الحرارية (تصل إلى عدة مئات).
• أنواع أشباه الموصلات.
• سرعة التبريد.

لم يتم تحقيق قيم كبيرة بعد بسبب الكفاءة المنخفضة (5-8٪) والتكلفة العالية. من أجل تيم للعمل بنجاح، فمن الضروري لضمان كفاءة إزالة الحرارة من الجانب ساخنة. وهذا يخلق صعوبات في التجسيد العملي لهذه الطريقة. إذا قمت بتغيير القطبية، والجوانب الباردة والساخنة تتغير مع بعضها البعض.

مزايا وعيوب وحدات

ظهرت الحاجة إلى تيم مع ظهور الأجهزة الإلكترونية التي تتطلب أنظمة تبريد مصغرة. مزايا الوحدات هي:

• الاكتناز.
• غياب الاتصالات المتنقلة؛
• وحدة بلتيير لديها مبدأ عكسها عندما يتم عكس القطبية.
• بساطة الاتصالات المتتالية لزيادة الطاقة.

العيب الرئيسي للوحدة هو كفاءة منخفضة. ويتجلى ذلك في كمية كبيرة من الطاقة عندما يتحقق تأثير التبريد المطلوبة. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يحتوي على تكلفة عالية.

تيم

وتستخدم وحدة بلتيير في المقام الأول لرقائق التبريد وأجزاء صغيرة. وقد وضعت البداية لعناصر تبريد المعدات العسكرية:

• رقائق.
• كاشفات الأشعة تحت الحمراء.
• عناصر الليزر؛
• مولدات الكوارتز.

بدأت وحدة الحرارية بيلتيير تدريجيا لاستخدامها في الأجهزة المنزلية: لإنشاء الثلاجات ومكيفات الهواء والمولدات، والحرارة. والغرض الرئيسي منه هو لتبريد الأجسام الصغيرة.

وحدة المعالجة المركزية التبريد

ويجري باستمرار تحسين المكونات الرئيسية للحواسيب، مما يؤدي إلى زيادة تبديد الحرارة. جنبا إلى جنب معهم، يتم تطوير أنظمة التبريد مع استخدام التقنيات المبتكرة، مع وسائل حديثة للسيطرة. بلتييه تطبيق وحدة في هذا المجال وجدت في المقام الأول في التبريد من الدوائر الصغيرة والمكونات اللاسلكية الأخرى. مع وسائط القسري من رفع تردد التشغيل من المعالجات التقليدية المبردات التقليدية لا يمكن التعامل بعد الآن. وزيادة وتيرة المعالجات يجعل من الممكن لزيادة سرعتها.

تؤدي زيادة سرعة المروحة إلى ضجيج كبير. يتم القضاء عليه باستخدام وحدة بلتيير في نظام التبريد مجتمعة. وبهذه الطريقة، الشركات الرائدة بسرعة يتقن إنتاج أنظمة التبريد كفاءة، والتي أصبحت شعبية جدا.

مع المعالجات، وعادة ما تعطى الحرارة من قبل مبردات. يمكن امتصاص تدفق الهواء من الخارج أو من داخل وحدة النظام. المشكلة الرئيسية هي أن درجة حرارة الهواء غير كافية في بعض الأحيان للوعة الحرارة. ولذلك، تم استخدام تيمس لتبريد تدفق الهواء دخول وحدة النظام، وبالتالي زيادة كفاءة التبادل الحراري. وهكذا، المدمج في مكيف الهواء هو مساعد لنظام التبريد الكمبيوتر التقليدية.

على كلا الجانبين من وحدة شنت الألومنيوم مشعات. على جانب لوحة الباردة، يتم ضخ الهواء إلى المعالج للتبريد. بعد أن يأخذ الحرارة، منفاخ آخر يهب من خلال بالوعة الحرارة من لوحة ساخنة من وحدة.

يتم التحكم تيم الحديثة من قبل جهاز الكتروني مع جهاز استشعار درجة الحرارة، حيث درجة التبريد يتناسب مع تسخين المعالج.

تفعيل التبريد المعالج أيضا يخلق بعض المشاكل.

1. تم تصميم وحدات تبريد بسيطة بلتيير للتشغيل المستمر. مع انخفاض استهلاك الطاقة، وتبديد الحرارة أيضا يقلل، والتي يمكن أن تسبب التبريد الزائد الكريستال وما بعدها وحدة المعالجة المركزية معلقة.
2. إذا لم يتم تنسيق عمل المبرد والثلاجة بشكل صحيح، فإن هذا الأخير يمكن أن يدخل في وضع التدفئة بدلا من التبريد. مصدر الحرارة الإضافية سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المعالج.

وبالتالي، تحتاج المعالجات الحديثة إلى تقنيات تبريد متقدمة مع التحكم في الوحدات نفسها. لا تحدث تغييرات مماثلة في أوضاع التشغيل مع بطاقات الفيديو، والتي تتطلب أيضا التبريد المكثف. ولذلك، تيم مثالية بالنسبة لهم.

ثلاجة السيارات مع أيدي الخاصة

في منتصف القرن الماضي، حاولت الصناعة المحلية لإتقان إنتاج الثلاجات الصغيرة على أساس تأثير بلتيير. ولم تسمح التكنولوجيات القائمة في ذلك الوقت بذلك. الآن الرادع هو في المقام الأول ثمنا باهظا، ولكن المحاولات مستمرة، وقد تم بالفعل تحقيق النجاح.

إنتاج واسعة من الأجهزة الحرارية يسمح لك لخلق بيديك ثلاجة صغيرة ومريحة للاستخدام في السيارات. أساسها هو "شطيرة"، الذي يتم على النحو التالي.

1. يتم تطبيق طبقة من معجون الحرارة موصل من نوع كبت-8 إلى المبرد العلوي ووحدة بلتيير يتم الالتزام على جانب واحد من سطح السيراميك.
2. وبالمثل، يتم توصيل مشعاع آخر به من الجانب السفلي، والمقصود لوضعه في مقصورة الثلاجة.
3. يتم ضغط الجهاز كله بإحكام وتجفيفها لمدة 4-5 ساعات.
4. على كل من المبردات مشعات يتم تثبيت: العلوي واحد سوف يزيل الحرارة، وأقل واحد - تساوي درجة الحرارة في مقصورة الثلاجة.

يتكون الجسم الثلاجة مع بطانة عازلة للحرارة داخل. ومن المهم أن تكون مغلقة بإحكام. للقيام بذلك، يمكنك استخدام مربع أداة بلاستيكية تقليدية.

يتم توفير إمدادات 12 V من نظام السيارة. ويمكن تصنيعها من مصدر التيار المتردد 220 فولت، مع امدادات الطاقة. مخطط تحويل أس إلى العاصمة هو أبسط واحد. أنه يحتوي على جسر المعدل ومكثف النبض التنعيم. من المهم أن لا تتجاوز 5٪ من القيمة الاسمية في الإخراج، وإلا يتم تقليل كفاءة الجهاز. وحدة لديها اثنين من محطات الأسلاك الملونة. إلى الأحمر متصل دائما "زائد"، إلى الأسود - "ناقص".

قوة تيم يجب أن تتوافق مع حجم مربع. أول 3 أرقام من العلامات يعني عدد أزواج من العناصر النزرة أشباه الموصلات داخل وحدة (49-127 وأكثر). ويعبر عن القوة الحالية من قبل آخر رقمين من الوسم (من 3 إلى 15 A). إذا كانت السلطة ليست كافية، تحتاج إلى الغراء وحدة أخرى على مشعات.

إيلاء الاهتمام! إذا تجاوز التيار قوة العنصر، فإنه سيتم تسخين على كلا الجانبين وفشل بسرعة.

وحدة بلتيير: مولد الطاقة الكهربائية

تيم يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء. للقيام بذلك، وخلق الفرق في درجة الحرارة بين لوحات، وسوف المزدوجات الحرارية تقع بينهما تنتج تيار كهربائي.

للاستخدام العملي، تحتاج تيم على الأقل 5 V. ثم يمكن استخدامه لشحن الهاتف المحمول. نظرا لانخفاض كفاءة وحدة بلتيير، مطلوب محول دس إلى دس. لبناء مولد سوف تحتاج:

• 2 وحدات بلتيير TES1-12705 مع حجم لوحات 40x40 مم.
• محول إك-1674؛
• لوحات الألومنيوم مع سمك 3 مم.
• وعاء للمياه؛
• مقاومة للحرارة لاصقة.

بين لوحات توضع وحدتين على الغراء، ومن ثم يتم إصلاح الهيكل بأكمله على الجزء السفلي من عموم. إذا كان مملوءا بالماء ووضع على النار، وسوف تحصل على الفرق في درجة الحرارة اللازمة، وتوليد إمف من حوالي 1.5 V. من خلال ربط وحدات لتحويل دفعة، فمن الممكن لزيادة الجهد إلى 5 V اللازمة لشحن بطارية الهاتف.

وكلما زاد الفرق في درجة الحرارة بين الماء والساخنة لوحة ساخنة، وأكثر كفاءة المولد هو. ولذلك، يجب علينا أن نحاول الحد من تسخين المياه بطرق مختلفة: لجعلها تتدفق، لتحل محلها في كثير من الأحيان مع الطازجة، وما إلى ذلك وسيلة فعالة لزيادة الفرق في درجة الحرارة هو تتالي وحدات عندما يتم فرضه واحد على آخر. زيادة الأبعاد الشاملة للجهاز يسمح لك لوضع المزيد من لوحات بين لوحات وبالتالي زيادة إجمالي الطاقة.

قدرة المولد سوف تكون كافية لشحن البطاريات الصغيرة، عمل مصابيح ليد أو جهاز استقبال الراديو. إيلاء الاهتمام! لإنشاء مولدات حرارية تحتاج وحدات التي يمكن أن تعمل في 300-400 ⁰ C! والباقي هي مناسبة فقط لاختبارات المحاكمة.

خلافا لغيرها من وسائل توليد الطاقة البديلة، فإنها يمكن أن تعمل أثناء القيادة، إذا قمت بإنشاء شيء مثل سخان الحفاز.

وحدات بلتيير المحلية

تيم من إنتاجها ظهرت في سوقنا منذ وقت ليس ببعيد. فهي موثوقة للغاية ولديها خصائص جيدة. وحدة بلتيير، التي هي في ارتفاع الطلب، ويقيس 40x40 ملم. وهي مصممة للحد الأقصى الحالي من 6 ألف والجهد تصل إلى 15 V.

يمكن شراء وحدة بلتيير المحلية بسعر صغير. مع استهلاك الطاقة 85 واط، فإنه يخلق انخفاض درجة الحرارة من 60 ^درجة مئوية. جنبا إلى جنب مع برودة أنها قادرة على حماية من ارتفاع درجة حرارة المعالج مع قوة تبديد 40 واط.

خصائص وحدات من الشركات الرائدة

يتم تمثيل الأجهزة الأجنبية في السوق في مجموعة متنوعة أكبر. لحماية المعالجات من الشركات الرائدة، ويستخدم وحدة بلتيير كما RAX56V الثلاجة، وسعره هو 35 $ مع المروحة.

مع حجم 30x30 ملم، فإنه يحافظ على درجة حرارة المعالج لا يزيد عن 63 ^درجة مئوية مع انتاج الطاقة من 25 واط. لتوفير ما يكفي من الجهد 5 V، والحالي لا يتجاوز 1.5 A.

وحدة بلتيير PA6EXV، التي توفر نظام درجة الحرارة العادية مع تبديد السلطة من 40 واط، هو مناسبة تماما لتبريد المعالج. تبلغ مساحة الوحدة النمطية 40x40 مم، والاستهلاك الحالي يصل إلى 8 أ. بالإضافة إلى أبعادها الرائعة - 60x60x52.5 مم (جنبا إلى جنب مع المروحة) - يتطلب الجهاز مساحة حرة حوله. سعره هو 65 $.

عند استخدام وحدة بلتيير، يجب أن تكون الخصائص التقنية لوحدة بلتيير متسقة مع احتياجات الأجهزة المبردة. ومن غير المقبول أن تكون درجة الحرارة منخفضة جدا. وهذا يمكن أن يؤدي إلى التكثيف من الرطوبة، والتي لها تأثير ضار على الالكترونيات.

وتتميز وحدات تصنيع المولدات الكهربائية، مثل TES1-12706، TES1-12709، بقوة أعلى - 72 واط و 108 W على التوالي. وتتميز عن طريق الوسم، تطبق دائما على الجانب الساخن. درجة الحرارة القصوى المسموح بها من الجانب الساخن هو 150-160 ^درجة مئوية. كلما زاد الفرق في درجة الحرارة بين لوحات، وارتفاع الجهد الناتج. يعمل الجهاز في فرق درجة الحرارة القصوى من 600 ^درجة مئوية.

ويمكن شراء وحدة بلتيير رخيصة - حوالي 10 $ أو أقل للقطعة الواحدة، إذا كان من الجيد أن ننظر. في كثير من الأحيان، والبائعين المبالغة في الأسعار، ولكن يمكنك أن تجد عدة مرات أرخص، إذا كنت تشتري في بيع.

استنتاج

وقد وجد تأثير بلتيير التطبيق في الوقت الحاضر في إنشاء الثلاجات الصغيرة التي تتطلبها التكنولوجيا الحديثة. عكسية العملية يجعل من الممكن لتصنيع النباتات ميكرولكترود، والتي هي في الطلب لشحن الأجهزة الإلكترونية.

وخلافا لغيرها من وسائل توليد الطاقة البديلة، فإنها يمكن أن تعمل أثناء القيادة، إذا تم تثبيت سخان الحفاز.