用於空氣冷卻的製冷設備和綜合體是日常生活中不可或缺的元素。然而，基於製冷劑的標準體積設計不適用於移動應用，例如冰箱袋。在這種情況下，將使用基於 Peltier 效應的設備，我們將在本材料中詳細討論。
珀爾帖元件或熱電冷卻器基於具有 p 型和 n 型導電性的兩個元件的熱電偶，它們通過換向銅板連接。在大多數情況下，這些部件由鉍、碲、銻和硒製成。此類設備用於家庭應用的冷卻系統，並且它們還具有產生能量的能力。
它是什麼
這一現象和 Peltier 一詞暗示了法國科學家 Jean-Charles Peltier 在 1834 年的一項發現。這一發現的本質是，在電流流過的兩個不同方向的導體之間接觸的區域不斷釋放或吸收熱量。
經典理論是這樣解釋這種現象的：電子通過電流在金屬之間傳遞，加速或減速，取決於不同導電水平的金屬導體上的接觸電位差。因此，珀耳帖元件有助於將動能轉化為熱能。
在第二個導體上，會發生相反的效果，根據物理基本定律需要能量補充。這種情況是由於熱振盪過程而發生的，結果是第二導體的金屬被冷卻。
在現代技術的幫助下，可以製造具有最大熱電效應的 Peltier 模塊。
設計和工作原理
現代 Peltier 模塊是一種具有兩個絕緣板的結構，熱電偶在它們之間以嚴格的順序連接。圖中顯示了該元素的標準圖，以便更好地了解其功能。
設計元素的指定：
- A - 觸點，通過它連接到電源;
- B——熱表面；
- C——冷面；
- D——銅導體；
- E——p結半導體；
- F - n 型半導體。
根據極性，元件的兩個表面都與 p-n 或 n-p 結接觸。 p-n 觸點被加熱，n-p 溫度降低。結果是元件末端的溫度差 DT。這種效應意味著在模塊元件之間移動的熱能根據極性調節溫度狀態。還應注意，如果極性相反，冷熱表面會發生變化。
技術特點
珀爾帖元件的技術參數採用以下值：
- 冷卻能力 (Qmax) - 根據電流限制和模塊末端之間的溫差計算得出。計量單位是瓦特；
- 溫差限制 (DTmax) - 以度為單位測量，此特性適用於最佳條件；
- Imax——提供更大溫差所需的電流限制功率；
- Umax——電流Imax達到最大溫差DTmax所需的限制電壓；
- 電阻 - 設備的內部電阻，以歐姆為單位；
- COP是效率因子或Peltier模塊效率，它反映了冷卻功率與消耗功率的比率。根據設備的功能，對於便宜的設備，該數字在 0.3-0.35 的範圍內，對於更昂貴的型號，它的變化範圍高達 0.5。
移動式 Peltier 元件的優勢在於其體積小、過程的可逆性以及將其用作便攜式發電機或冰箱的可能性。
該模塊的缺點是成本高，效率低3%以內，功耗大，需要不斷保持溫差。
應用
即使考慮到低效率因素，Peltier 模塊中的板也廣泛用於測量、計算設備以及便攜式家用電器。以下是模型是不可或缺的一部分的設備列表：
- 便攜式製冷裝置；
- 小型發電機；
- 個人電腦和筆記本電腦中的冷卻裝置；
- 用於加熱和冷卻飲用水的冷卻器；
- 除濕機。
如何連接
您可以自己連接 Peltier 模塊，不需要太多時間和精力。您需要在輸出的觸點上施加直流電壓，這在設備的使用說明書中有所規定。紅線接正極，黑線接負極。請注意，反轉極性將反轉加熱和冷卻的表面。
連接前，建議檢查元件的運行情況。測試設備的一種簡單可靠的方法是觸覺方法：為此，將設備連接到電流源並觸摸不同的觸點。正常運行的單元將具有熱觸點和冷觸點。
你也可以用萬用表和打火機檢查。為此，請將探頭連接到設備的觸點，將打火機放在一側並觀察萬用表讀數。如果珀耳帖元件在標準模式下工作，加熱過程會在一側產生電流，電壓讀數將顯示在萬用表的屏幕上。
如何用自己的雙手製作珀爾帖元件
由於成本低且需要特殊知識來創建可操作的元件，因此在家裡製作 Peltier 元件並不方便。但是，您可以用自己的雙手組裝一個有效的移動熱電發電機，這將在鄉間別墅或野營旅行中派上用場。
為了穩定電壓，您需要在 IC 芯片 L6920 上自己構建一個標準轉換器。需要為設備的輸入提供 0.8-5.5 V 的電壓，在輸出端會產生 5 V，該值足以在標準模式下為移動設備的電池充電。如果使用標準電子 Peltier 設備，則有必要將受熱表面的溫度限制限制在 150 度。為了便於控溫，建議用一鍋開水，這樣模型就不會被加熱到100度以上。
Peltier 板廣泛用於冷卻現代家用電器，在空調中，該設備的有效性已被證明特別是穩定熱狀態和冷卻強大的處理器。基於 Peltier 元素，高效的移動冰箱通常在家里為夏季別墅或汽車製造，為散熱器供電。由於該過程的可逆性，自製元件被用於在沒有電力來源的地區充當移動小型發電廠的角色。
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