ნამუშევრის ტექსტი განთავსებულია გამოსახულების და ფორმულების გარეშე.
ნამუშევრის სრული ვერსია ხელმისაწვდომია "სამუშაო ფაილების" ჩანართში PDF ფორმატში

შესავალი

პელტიეს ეფექტი არის თერმოელექტრული ფენომენი, რომლის დროსაც სითბო გამოიყოფა ან შეიწოვება, როდესაც ელექტრული დენი გადის ორი განსხვავებული გამტარის შეხების წერტილში (შეერთების ადგილზე).

ზებეკის ეფექტი არის EMF-ის წარმოქმნის ფენომენი დახურულ ელექტრულ წრეში, რომელიც შედგება სერიით დაკავშირებული განსხვავებული დირიჟორებისგან, რომელთა შორის კონტაქტები სხვადასხვა ტემპერატურაზეა.

ორივე ეს ეფექტი აღმოაჩინეს მე-19 საუკუნეში: ჯ. პელტიე 1834 წელს, ფენომენის არსი გამოიკვლია რამდენიმე წლის შემდეგ - 1838 წელს ლენცმა ჩაატარა ექსპერიმენტი, რომელშიც წყლის წვეთი ჩააწყო ჩაღრმავებაში. ბისმუტისა და ანტიმონის ორი ღეროს შეერთება. ტ.ი. ზიბეკმა აღმოაჩინა ამავე სახელწოდების ეფექტი 1821 წელს. 1822 წელს მან გამოაქვეყნა თავისი ექსპერიმენტების შედეგები სტატიაში "გარკვეული ლითონებისა და მადნების მაგნიტური პოლარიზაციის საკითხის შესახებ, რომლებიც წარმოიქმნება ტემპერატურის განსხვავებების პირობებში", გამოქვეყნებულ მოხსენებებში. პრუსიის მეცნიერებათა აკადემიის

მე მაინტერესებდა ეს თემა, რადგან მე-19 საუკუნეში გამოგონილი ელემენტები ჯერ კიდევ ეფექტურად გამოიყენება თანამედროვე მოწყობილობებში. იმისდა მიუხედავად, რომ თითოეულ კონკრეტულ შემთხვევაში შეირჩევა ელემენტი საჭირო პარამეტრებით, თეორია და წყაროები მიუთითებენ, რომ ელემენტები ურთიერთშემცვლელია. მართალია თუ არა ეს, ჩვენ ვგეგმავთ შეამოწმოთ ჩვენს კვლევაში.

პრობლემის ფორმულირება:

ორივე ეფექტი (პელტიეს ეფექტი და ზებეკის ეფექტი) ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ტექნოლოგიაში და მათ საფუძველზე შექმნილი ელემენტების მოქმედების პრინციპი შეიძლება გავიგოთ, როგორც სკოლის ფიზიკის კურსის ნაწილი. იმავდროულად, ეს ეფექტები არ არის ნახსენები სკოლის ფიზიკის კურსში. ამ ნაშრომს, გარდა გამოყენებითი მნიშვნელობისა, აქვს ასევე მნიშვნელოვანი მეთოდოლოგიური ასპექტი, რომელიც დაკავშირებულია სასკოლო კურსში სხვადასხვა სამეცნიერო მიღწევების აღწერის ჩართვასთან.

კვლევის ჰიპოთეზა:არსებობს განსხვავებები პელტიესა და ზებეკის პირდაპირი და ინვერსიული ეფექტების გამოყენებისას.

კვლევის მიზანი:პელტიეს ეფექტისა და ზებეკის ეფექტის გამორჩეული მახასიათებლების იდენტიფიცირება, როდესაც გამოიყენება წინა და საპირისპირო მიმართულებით.

კვლევის მიზნები:

შეისწავლეთ პელტიეს ეფექტისა და ზებეკის ეფექტის აღმოჩენის ისტორია.

პირდაპირი და ინვერსიული პელტიეს ეფექტის, პირდაპირი და ინვერსიული ზებეკის ეფექტის თავისებურებების შესასწავლად.

შექმენით კონფიგურაცია ექსპერიმენტის ჩასატარებლად.

ჩაატარეთ ექსპერიმენტების სერია ჰიპოთეზის შესამოწმებლად.

გააანალიზეთ ექსპერიმენტის შედეგები და გამოიტანეთ დასკვნა დადასტურდა თუ არა ჰიპოთეზა.

კვლევის ობიექტი: Peltier ელემენტი და Seebeck ელემენტი.

კვლევის საგანი:პელტიეს ეფექტის პირდაპირი და ინვერსიული ეფექტის და ზებეკის პირდაპირი და ინვერსიული ეფექტის მახასიათებლები.

Კვლევის მეთოდები

კვლევისას გამოყენებული იქნა შემდეგი მეთოდები:

1. თეორიული:

ნაშრომში განხილული პელტიერის და ზებეკის ეფექტების აღმოჩენის ისტორიის შესახებ ინფორმაციის წყაროების ანალიზი,

ინფორმაციის ანალიზი Peltier და Seebeck ელემენტების მოქმედების პრინციპის შესახებ,

მიღებული ექსპერიმენტული მონაცემების ანალიზი.

არასრული ინდუქცია: მონაცემების საფუძველზე დასკვნის ფორმულირება, რომელიც არ მოიცავს შესწავლილი ობიექტების მახასიათებლების ყველა ასპექტს და შესაძლო კომბინაციას.

2. ემპირიული:

ექსპერიმენტების სერიის ჩატარება ჰიპოთეზის შესამოწმებლად.

ეს კვლევა გამოიყენება. კვლევის შედეგები მოგცემთ პასუხს პელტიესა და ზებეკის ელემენტების ურთიერთშემცვლელობის ეფექტურობაზე.

წყაროს ანალიზი

შესწავლილი ეფექტების აღწერისას, ყველა წყარო აღნიშნავს, რომ არსებობს „პელტიეს ეფექტი და მისი საპირისპირო ეფექტი, ე.წ. ზებეკის ეფექტი“, ხოლო საპირისპირო ზებეკის ეფექტი არ არის ნახსენები. ამ ნაშრომში, გარდა იმისა, რომ აღმოვაჩინეთ პელტიეს პირდაპირი და ინვერსიული ეფექტები და შევადარებთ პელტიეს შებრუნებულ ეფექტს პირდაპირ ზებეკის ეფექტთან, ჩვენ შევამოწმებთ ინვერსიული ზებეკის ეფექტის არსებობას.

შესწავლილი საკითხის აქტუალობაზე მიუთითებს ის ყურადღება, რომელსაც უცხოური სახელმძღვანელოები უთმობენ ამ ეფექტების შესწავლას. ისინი აწვდიან არა მხოლოდ განხილული ეფექტების აღწერას, არამედ მათ ახსნას და ასევე საუბრობენ მათ გამოყენებაზე.

საგანმანათლებლო აღჭურვილობის რუსული მწარმოებლის, შპს 3B Scientific-ის ვებ-გვერდი გთავაზობთ 229,873.00 რუბლის ღირებულების ლაბორატორიულ ინსტალაციას "Seebeck Effect". , რომელსაც თან ერთვის მეთოდოლოგიური შემუშავება. მისი შესწავლის შემდეგ მივედით დასკვნამდე, რომ ასეთი ექსპერიმენტი შეიძლება ჩატარდეს აღჭურვილობაზე, რომელიც არ მოითხოვს ასეთ დიდ ხარჯებს.

ძირითადი ნაწილი პელტეს ეფექტი

პელტიეს ეფექტი არის ენერგიის გადაცემის თერმოელექტრული ფენომენი ელექტრული დენის გავლისას ორი განსხვავებული გამტარის შეხების წერტილში (შეერთების) ერთი გამტარიდან მეორეში. ეს ასევე არის Seebeck ეფექტის საპირისპირო ეფექტი, მაგრამ ასევე შეუძლია შეასრულოს თავისი ფუნქციები.

როდესაც ერთი მხარე თბება და მეორე მხარე გაცივდება, ამ ელემენტს შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება. და ასევე ამ ელემენტს აქვს საპირისპირო ეფექტი, ანუ როდესაც ეს ელემენტი ელექტროენერგიას უკავშირდება, ერთი მხარე გაცივდება, მეორე კი გაცხელდება.

პელტიეს ფენომენის მიზეზი შემდეგია. ორი ნივთიერების შეხებისას არის კონტაქტის პოტენციური სხვაობა, რაც ქმნის შიდა საკონტაქტო ველს. თუ ელექტრული დენი მიედინება კონტაქტში, მაშინ ეს ველი ან გააადვილებს დენის გავლას ან შეაფერხებს მას. თუ დენი მიედინება საკონტაქტო ველის წინააღმდეგ, მაშინ გარე წყარომ უნდა დახარჯოს დამატებითი ენერგია, რომელიც გამოიყოფა კონტაქტში, რაც გამოიწვევს მის გათბობას. თუ დენი მიედინება კონტაქტის ველის მიმართულებით, მაშინ მას შეუძლია მხარი დაუჭიროს ამ ველს, რომელიც ასრულებს მოძრავი მუხტების მუშაობას. ამისთვის საჭირო ენერგია აღებულია ნივთიერებიდან, რაც იწვევს მის გაციებას შეხების ადგილზე.

Seebeck ეფექტი

ზებეკის ეფექტი არის EMF-ის წარმოქმნის ფენომენი დახურულ ელექტრულ წრეში, რომელიც შედგება სერიით დაკავშირებული განსხვავებული დირიჟორებისგან, რომელთა შორის კონტაქტები სხვადასხვა ტემპერატურაზეა.

თუ გამტარის გასწვრივ არის ტემპერატურული გრადიენტი, მაშინ ცხელ ბოლოში ელექტრონები იძენენ უფრო მეტ ენერგიას და სიჩქარეს, ვიდრე ცივ ბოლოს; ნახევარგამტარებში, გარდა ამისა, გამტარ ელექტრონების კონცენტრაცია იზრდება ტემპერატურასთან ერთად. შედეგი არის ელექტრონების ნაკადი ცხელი ბოლოდან ცივ ბოლოში. უარყოფითი მუხტი გროვდება ცივ ბოლოს, ხოლო არაკომპენსირებული დადებითი მუხტი რჩება ცხელ ბოლოს. მუხტის დაგროვების პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ მიღებული პოტენციური სხვაობა არ გამოიწვევს ელექტრონების ნაკადს საპირისპირო მიმართულებით, პირველადის ტოლფასი, რის გამოც წონასწორობა დამყარდება.

ემფ, რომლის გაჩენა აღწერილია ამ მექანიზმით, ეწოდება მოცულობითი ემფ.

Peltier და Seebeck ელემენტების მახასიათებლები

ამ ელემენტების მთავარი მახასიათებელია ის, რომ პელტიეს ელემენტს აქვს საპირისპირო ეფექტი, მაგრამ Seebeck ელემენტს არა. და ეს მიუხედავად იმისა, რომ პელტიეს ელემენტის საპირისპირო ეფექტი არის Seebeck ელემენტის ეფექტი.

შედეგად, Seebeck ეფექტი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში.

Peltier ელემენტი არის ზუსტად საპირისპირო მოწყობილობები, რომლებიც დაფუძნებულია Seebeck-ის ეფექტზე. ამ შემთხვევაში, პირიქით, ელექტრული დენის გავლენის ქვეშ წარმოიქმნება ტემპერატურის სხვაობა სტრუქტურის სამუშაო ადგილებში. ამრიგად, ელექტრული დენის დახმარებით, სითბო გადადის ერთი თერმოწყვილიდან მეორეზე. როდესაც დენის მიმართულება იცვლება, გაცხელებული მხარე მიიღებს საპირისპირო მდგომარეობას.

ეს ეფექტი ხდება ორ განსხვავებულ გამტარში, რომლებსაც აქვთ იგივე გამტარობა. თითოეულ მათგანში ელექტრონებს აქვთ განსხვავებული ენერგეტიკული ღირებულება და ისინი განლაგებულია ერთმანეთისგან ძალიან ახლოს. შედეგად, მუხტები გადაეცემა ერთი საშუალოდან მეორეზე, ხოლო დაბალი დონის ფონზე უფრო მაღალი ენერგიის მქონე ელექტრონები ჭარბად დათმობენ ბროლის გისოსებს, რაც იწვევს გათბობას. თუ ენერგიის ნაკლებობაა, პირიქით, იგი გადადის ბროლის გისოსიდან, რაც იწვევს შეერთების გაციებას.

Peltier ეფექტის და Seebeck ეფექტის გამოყენება

შესწავლილი ეფექტები გამოიყენება თერმული სენსორების, თერმოელექტრული გენერატორების შესაქმნელად და ასევე გამოიყენება კომპიუტერებში პროცესორის გაგრილების გასაუმჯობესებლად.

ამჟამად, Seebeck ეფექტი გამოიყენება ინტეგრირებულ სენსორებში, რომლებშიც მასალების შესაბამისი წყვილი დეპონირებულია ნახევარგამტარული სუბსტრატების ზედაპირზე. ასეთი სენსორების მაგალითია თერმოწყვილი თერმული გამოსხივების გამოსავლენად. ვინაიდან სილიკონს აქვს საკმაოდ დიდი Seebeck კოეფიციენტი, მის საფუძველზე მზადდება მაღალმგრძნობიარე თერმოელექტრული დეტექტორები.

ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი შეზღუდვა, რომელიც წარმოიქმნება თერმოელექტრული გადამყვანის გამოყენებისას, არის დაბალი ეფექტურობის კოეფიციენტი - 3-8%. მაგრამ თუ შეუძლებელია სტანდარტული ელექტროგადამცემი ხაზების დაყენება და ქსელში დატვირთვა მოსალოდნელია მცირე, მაშინ თერმოელექტრული გენერატორების გამოყენება სრულიად გამართლებულია. სინამდვილეში, Seebeck-ის ეფექტზე მომუშავე მოწყობილობები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალფეროვან სფეროებში:

1. კოსმოსური ტექნოლოგიების ენერგომომარაგება;

2. გაზისა და ნავთობის მოწყობილობების ელექტრომომარაგება;

3. საყოფაცხოვრებო გენერატორები;

4. საზღვაო სანავიგაციო სისტემები;

5. გათბობის სისტემები;

6. ნარჩენი სატრანსპორტო საშუალებების სითბოს ექსპლუატაცია;

7. მზის ენერგიის გადამყვანები;

8. ბუნებრივი წყაროებით წარმოქმნილი სითბოს გადამყვანები (მაგალითად, გეოთერმული წყლები).

პელტიეს ეფექტი გამოიყენება ორ სიტუაციაში: როდესაც საჭიროა ან სითბოს მიწოდება მასალების შეერთებამდე, ან მისი ამოღება, რაც ხდება დენის მიმართულების შეცვლით. ამ თვისებამ იპოვა თავისი გამოყენება მოწყობილობებში, სადაც ზუსტი ტემპერატურის კონტროლია საჭირო. Peltier ელემენტები გამოიყენება იმ სიტუაციებში, როდესაც საჭიროა მცირე ტემპერატურის სხვაობით გაგრილება, ან გამაგრილებლის ენერგოეფექტურობა არ არის მნიშვნელოვანი. მაგალითად, Peltier ელემენტები გამოიყენება პატარა მანქანის მაცივრებში, რადგან კომპრესორის გამოყენება ამ შემთხვევაში შეუძლებელია შეზღუდული ზომების გამო და, გარდა ამისა, საჭირო გაგრილების სიმძლავრე მცირეა.

გარდა ამისა, Peltier ელემენტები გამოიყენება ციფრულ კამერებში დამუხტვით დაწყვილებული მოწყობილობების გასაგრილებლად. ამის გამო, თერმული ხმაურის შესამჩნევი შემცირება მიიღწევა ხანგრძლივი ექსპოზიციის დროს (მაგალითად, ასტროფოტოგრაფიაში). მრავალსაფეხურიანი Peltier ელემენტები გამოიყენება ინფრაწითელ სენსორებში რადიაციის მიმღებების გასაციებლად.

Peltier ელემენტები ასევე ხშირად გამოიყენება:

1. დიოდური ლაზერების გაგრილებისა და ტემპერატურის კონტროლისთვის რადიაციის ტალღის სიგრძის სტაბილიზაციისთვის;

2. კომპიუტერულ ტექნოლოგიაში;

3. რადიოელექტრო მოწყობილობებში;

4. სამედიცინო და ფარმაცევტულ აღჭურვილობაში;

5. საყოფაცხოვრებო ტექნიკაში;

6. კლიმატ კონტროლის მოწყობილობაში;

7. თერმოსტატებში;

8. ოპტიკურ აღჭურვილობაში;

9. კრისტალიზაციის პროცესის კონტროლი;

10. როგორც გათბობის მიზნით წინასწარ გახურება;

11. გამაგრილებელი სასმელებისთვის;

12. ლაბორატორიულ და სამეცნიერო ინსტრუმენტებში;

13. ყინულის მწარმოებლებში;

14. კონდიციონერებში;

15. ელექტროენერგიის გამომუშავება;

16. ელექტრონულ წყალმზომებში.

რა თქმა უნდა, Peltier გაგრილების მოწყობილობები ძნელად შესაფერისია მასობრივი გამოყენებისთვის. ისინი საკმაოდ ძვირია და საჭიროებენ სათანადო მუშაობას. დღეს ის უფრო მეტად ხელსაწყოა პროცესორის ოვერკლოკერებისთვის. თუმცა, თუ საჭიროა პროცესორების ძლიერი გაგრილება, პელტიერის გამაგრილებელი ყველაზე ეფექტური მოწყობილობაა.

იყო შეტყობინებები ექსპერიმენტების შესახებ Peltier-ის მინიატურული მოდულების პირდაპირ პროცესორის ჩიპებში ჩასმა, მათი ყველაზე კრიტიკული სტრუქტურების გასაგრილებლად. ეს გამოსავალი ხელს უწყობს უკეთეს გაგრილებას თერმული წინააღმდეგობის შემცირებით და შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს პროცესორების მუშაობის სიხშირე და შესრულება.

ელექტრონული ელემენტების ოპტიმალური ტემპერატურის პირობების უზრუნველსაყოფად სისტემების გაუმჯობესებაზე მუშაობა მიმდინარეობს მრავალი კვლევითი ლაბორატორიის მიერ. და Peltier თერმოელექტრული მოდულების გამოყენებით გაგრილების სისტემები უკიდურესად პერსპექტიულად ითვლება.

ექსპერიმენტული დაყენების აღწერა

ექსპერიმენტის ჩასატარებლად შეიქმნა კონფიგურაცია საჭირო მონაცემების მისაღებად.

გარემოსთან სითბოს გაცვლის შესამცირებლად აუცილებელია თერმოსტატის შექმნა. ექსპერიმენტულ ინსტალაციაში ეს მიღწეული იქნა მშენებლობის დროს გამოყენებული თბოიზოლაციის მასალების დახმარებით, რომლებშიც შეიქმნა ორი აბანო, ერთ შემთხვევაში გამოყოფილი პელტიეს ელემენტებით, მეორე შემთხვევაში კი ზებეკის ელემენტით. წყალგაუმტარი წვენების ყუთებს აბანოდ იყენებდნენ. ელემენტების ჰიდროიზოლაცია მიღწეული იქნა წებოს იარაღის გამოყენებით.

ექსპერიმენტის ჩასატარებლად შეირჩა Peltier და Seebeck ელემენტები მსგავსი მახასიათებლებით: სამუშაო ძაბვა და სიმძლავრე.

მულტიმეტრები გამოიყენებოდა როგორც საზომი ინსტრუმენტები ტემპერატურის ჩასაწერად.

ძაბვის მნიშვნელობა ასევე აღებულია მულტიმეტრის ან ვოლტმეტრის გამოყენებით.

ექსპერიმენტული პროცედურა

შესწავლილი ელემენტიდან გამომდინარე, ან სხვადასხვა ტემპერატურის წყალი შეედინება აბანოების სხვადასხვა მონაკვეთში (პირდაპირი ზებეკის ეფექტი და ინვერსიული პელტიეს ეფექტი), ან იმავე ტემპერატურის წყალი პელტიეს პირდაპირი და ინვერსიული ზებეკის ეფექტის გამოსავლენად.

ტემპერატურის სენსორის ჩვენებები შევიდა ცხრილში (დანართი 1), რომლის საფუძველზეც შეიქმნა ძაბვის და ტემპერატურის გრაფიკები.

თითოეული ექსპერიმენტი ჩატარდა 7-10 წუთის განმავლობაში.

ექსპერიმენტის შედეგები

ოთხი ექსპერიმენტის დროს მიღებული მონაცემების საფუძველზე აშენდა გრაფიკები

ექსპერიმენტის დროს შეიმჩნევა პირდაპირი ზებეკის ეფექტი და შებრუნებული პელტიერის ეფექტი შესაბამისი ელემენტებისთვის, რომლებზეც ძაბვის მნიშვნელობები დაახლოებით იგივეა. როგორც გრაფიკიდან ჩანს, ელემენტზე ძაბვის დამოკიდებულება ზედაპირის ტემპერატურის განსხვავებაზე მსგავსია. მნიშვნელობის განსხვავება განპირობებულია ობიექტების მახასიათებლების განსხვავებულობით.

პირდაპირი პელტიეს ეფექტისა და საპირისპირო ზებეკის ეფექტის შედარება

საპირისპირო Seebeck ეფექტი

როგორც გრაფიკიდან ჩანს, მოწყობილობის დიზაინის მახასიათებლებთან დაკავშირებული შეცდომების გათვალისწინებით (მითითებულია ინსტრუქციებში), შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ტემპერატურა არ შეცვლილა ექსპერიმენტის დროს, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ საპირისპირო Seebeck ეფექტი არ იყო. დარეგისტრირდა.

ეს შეიძლება შეფასდეს გრაფიკით ტრენდის ხაზის დამატებით

პირდაპირი პელტიეს ეფექტი

ექსპერიმენტმა დაადასტურა პირდაპირი პელტიეს ეფექტის არსებობა: აბაზანის ერთ ნაწილში ტემპერატურა გაიზარდა, მეორეში დაეცა.

მსგავსი დასკვნა გამომდინარეობს პელტიეს ელემენტის ორ მხარეს შორის ტემპერატურის სხვაობის ცვლილებების ანალიზიდან.

დასკვნა:

Peltier ელემენტს აქვს როგორც პირდაპირი, ასევე საპირისპირო ეფექტი. Seebeck ელემენტის გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ წინა მიმართულებით.

დასკვნა

კვლევაზე მუშაობისას, ხელმისაწვდომ წყაროებზე დაყრდნობით, შესწავლილი იქნა პელტიეს პირდაპირი და ინვერსიული ეფექტის ისტორია და მახასიათებლები, პირდაპირი და ინვერსიული ზებეკის ეფექტი.

ეფექტური ინსტალაციის შექმნამ შესაძლებელი გახადა დაგეგმილი ექსპერიმენტების მაღალი ხარისხით ჩატარება წამოყენებული ჰიპოთეზის დასადასტურებლად.

კვლევამ გამოავლინა პელტიეს ეფექტისა და ზებეკის ეფექტის გამორჩეული თვისებები, როდესაც გამოიყენება წინა და საპირისპირო მიმართულებით.

სრულიად დადასტურდა ვარაუდი საპირისპირო ზებეკის ეფექტის არარსებობის შესახებ. ამ განცხადებიდან გამომდინარე, უნდა გვახსოვდეს, რომ ელემენტები, როგორიცაა Peltier და Seebeck ელემენტები უფრო ეფექტურია მათი დანიშნულებისამებრ გამოყენებისას, თუმცა შესაძლებელია გამოიყენოს პირდაპირი Seebeck ეფექტი და საპირისპირო Peltier ეფექტი. მაშინაც კი, თუ არსებობს სტრუქტურული მსგავსება, იმისთვის, რომ შეესაბამებოდეს ტექნოლოგიას, უნდა იმუშაოს კონკრეტული ეფექტით.

Peltier ეფექტის დეტალური შესწავლის შემდეგ შეგვიძლია დავასკვნათ: მიუხედავად იმისა, რომ პელტიეს ეფექტის გამოყენება მოითხოვს დამატებით ზომებს და კვლევას პელტიეს მოდულების, როგორც გაგრილების მოწყობილობების უსაფრთხო და რაციონალური გამოყენების შესასწავლად, ეს ფენომენი უკიდურესად პერსპექტიულია.

გამოყენებული ბმულების სია

1. Landau L.D., Lifshits E.M. თეორიული ფიზიკა: სახელმძღვანელო. სახელმძღვანელო: უნივერსიტეტებისთვის. 10. ტომში T. VIII. უწყვეტი მედიის ელექტროდინამიკა. - მე-4 გამოცემა, სტერეოტ.-მ.: Fizmatlit, 2000. - 656გვ.

2. ნარკევიჩ ი.ი. ფიზიკა: სახელმძღვანელო/ ი.ი. ნარკევიჩი, ე.ი. ვომლიანსკი, ს.ი. საჯაროდ. - მნ.: ახალი ცოდნა, 2004. - 680გვ.

3. Rowell G., Herbert S. Physics / მთარგმნ. ინგლისურიდან რედაქტორი ვ.გ. რაზუმოვსკი. - მ.: განათლება, 1994. - 576გვ.: ავად.

4. სივუხინი ს.დ. ფიზიკის ზოგადი კურსი.-მ.:ნაუკა,1977.-ტ.3. ელექტროენერგია.- გვ.490-494.

5.. ფიზიკა: ენციკლოპედია./ ქვეშ. რედ. იუ.ვ. პროხოროვა. - მ.: დიდი რუსული ენციკლოპედია, 2003. - 944 გვ.: ავადმყოფი, 2 გვ. ფერი

6. ფიზიკური ენციკლოპედია, ტ.5. სტრობოსკოპული ხელსაწყოები - სიკაშკაშე / ჩ. რედ. ᲕᲐᲠ. პროხოროვი. რედ. პოლკოვნიკი: დ.მ. ბალდინი, დიდი რუსული ენციკლოპედია, 1998. - 760გვ.

7. ვლადიმერ ლანკი, მიროსლავ ვონდრა. ფიზიკა ვ კოცკე. - Ceska republika: ფრაგმენტი, 2000. - 120გვ. სახელმძღვანელო საშუალო სკოლისთვის, სლოვაკეთი.

8. ცოკოს კ.ა. ფიზიკა IB დიპლომისთვის. მეხუთე გამოცემა. - UK: Cambridge Universyty Press, 2004. - 850 გვ. სახელმძღვანელო საერთაშორისო საბაკალავრო პროგრამისთვის

9. კომპანია 3bscientific ვებგვერდი. [ელექტრონული რესურსი]// https://www.3bscientific.ru/laboratory-installation-seebeck-effect-8000731-ue6020500-230,p_1440_28886.html (წვდომის თარიღი: 2018 წლის 18 თებერვალი)

დანართი 1. ექსპერიმენტული შედეგები

ექსპერიმენტი 1. პირდაპირი ზებეკის ეფექტი

დრო t, s			ტემპერატურის სხვაობა Δ t, o C	ძაბვა U, V

ექსპერიმენტი 2. საპირისპირო პელტიეს ეფექტი

დრო t, s	ცივი წყლის ტემპერატურა tx, o C	ცხელი წყლის ტემპერატურა t g, o C	ტემპერატურის სხვაობა Δ t, o C	ძაბვა U, V

ექსპერიმენტი 3: საპირისპირო ზებეკის ეფექტი

დრო t, s	ცივი წყლის ტემპერატურა tx, o C	ცხელი წყლის ტემპერატურა t g, o C	ტემპერატურის სხვაობა Δ t, o C	Ვოლტაჟი

ექსპერიმენტი 4. პელტიეს პირდაპირი ეფექტი

დრო t, s	ცივი წყლის ტემპერატურა tx, o C	ცხელი წყლის ტემპერატურა t g, o C	ტემპერატურის სხვაობა Δ t, o C	ძაბვა U, V

დანართი 2. ინსტალაციის ფოტო

Peltier ელემენტები არის სპეციალური თერმოელექტრული გადამყვანები, რომლებიც მუშაობენ Peltier პრინციპით. (ტემპერატურული სხვაობის ფორმირება ელექტრო დენის მიერთებისას, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თერმოელექტრული გამაგრილებელი).

საიდუმლო არ არის, რომ ელექტრონული მოწყობილობები თბება მუშაობის დროს. გათბობა უარყოფითად მოქმედებს სამუშაო პროცესზე, ამიტომ, მოწყობილობების როგორმე გაგრილებისთვის, მოწყობილობის კორპუსში ჩაშენებულია სპეციალური ელემენტები, რომელსაც საფრანგეთიდან გამომგონებლის - პელტიეს სახელი ჰქვია. ეს არის მცირე ზომის ელემენტი, რომელსაც შეუძლია რადიო კომპონენტების გაგრილება მოწყობილობის დაფებზე. მისი დაინსტალირება არანაირ პრობლემას არ გამოიწვევს; ჩართვაში ინსტალაცია ხდება ჩვეულებრივი შედუღების რკინით.

1 - კერამიკული იზოლატორი
2 - n ტიპის გამტარი
3 - p-ტიპის გამტარი
4 - სპილენძის გამტარი

ადრეულ ხანებში არავინ იყო დაინტერესებული გაგრილების საკითხებით, ამიტომ ეს გამოგონება გამოუყენებელი რჩებოდა. ორი საუკუნის შემდეგ, ელექტრონული მოწყობილობების ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ინდუსტრიაში გამოყენებისას, დაიწყო მინიატურული Peltier ელემენტების გამოყენება, რაც გაიხსენა ფრანგი გამომგონებლის ეფექტი.

ოპერაციული პრინციპი

იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს პელტიეს გამოგონებაზე დაფუძნებული ელემენტი, აუცილებელია ფიზიკური პროცესების გაგება. ეფექტი არის ორი მასალის გაერთიანება გამტარ თვისებებით, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა ელექტრონების ენერგია გამტარობის რეგიონში. როდესაც ელექტრული დენი უკავშირდება დაწყვილების ზონას, ელექტრონები იღებენ მაღალ ენერგიას მეორე ნახევარგამტარის უფრო მაღალი გამტარობის ზონაში გადასასვლელად. როდესაც ენერგია შეიწოვება, გამტარები გაცივდებიან. როდესაც დენი მიედინება საპირისპირო მიმართულებით, ხდება კონტაქტის გათბობის ჩვეულებრივი ეფექტი.

ყველა სამუშაო ხორციელდება მასალის ატომური გისოსის დონეზე. ნამუშევრის უკეთ გასაგებად, წარმოვიდგინოთ ნაწილაკებისგან შემდგარი გაზი - ფონონები. გაზის ტემპერატურა დამოკიდებულია პარამეტრებზე:

• ლითონის თვისებები.
• გარემოს ტემპერატურა.

ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ ლითონი შედგება ელექტრონისა და ფონონის აირების ნარევისაგან, რომელიც იმყოფება თერმოდინამიკურ წონასწორობაში. სხვადასხვა ტემპერატურის ორი მეტალი შეხებისას, ცივი ელექტრონული გაზი გადადის თბილ ლითონში. იქმნება პოტენციური განსხვავება.

კონტაქტის შეერთებისას ელექტრონები შთანთქავენ ფონონის ენერგიას და გადააქვთ სხვა მეტალზე ფონონებში. მიმდინარე წყაროს პოლუსების შეცვლისას, მთელი პროცესი საპირისპირო იქნება. ტემპერატურის სხვაობა გაიზრდება მანამ, სანამ არ იქნება თავისუფალი ელექტრონები მაღალი პოტენციალით. მათი არარსებობის შემთხვევაში მეტალებში ტემპერატურა გაუთანაბრდება.

თუ Peltier-ის ფირფიტის ერთ მხარეს რადიატორის სახით დააყენებთ მაღალხარისხიან გამათბობელს, მაშინ ფირფიტის მეორე მხარე შექმნის დაბალ ტემპერატურას. ის რამდენიმე ათეული გრადუსით დაბალი იქნება მიმდებარე ჰაერზე. რაც უფრო მაღალია მიმდინარე მნიშვნელობა, მით უფრო ძლიერი იქნება გაგრილება. როდესაც დენის პოლარობა იცვლება, ცივი და თბილი მხარეები ერთმანეთს გაცვლიან.

Peltier ელემენტის მეტალთან შეერთებისას ეფექტი ხდება უმნიშვნელო, ამიტომ პრაქტიკულად დამონტაჟებულია ორი ელემენტი. მათი რაოდენობა შეიძლება იყოს ნებისმიერი, ეს დამოკიდებულია გაგრილების სიმძლავრის საჭიროებაზე.

პელტიეს ეფექტის ეფექტურობა დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად ზუსტად არის შერჩეული ლითონების თვისებები, მოწყობილობაში გამავალი დენის სიძლიერე და სითბოს მოცილების სიჩქარე.

გამოყენების ფარგლები

Peltier ელემენტის პრაქტიკულად გამოსაყენებლად, მეცნიერებმა ჩაატარეს რამდენიმე ექსპერიმენტი, რომლებმაც აჩვენეს, რომ სითბოს მოცილების ზრდა მიიღწევა ორი მასალის შეერთების რაოდენობის გაზრდით. რაც მეტია მასალების შეერთების რაოდენობა, მით მეტია ეფექტი. ჩვენს ცხოვრებაში უფრო ხშირად ასეთი ელემენტი გამოიყენება ელექტრონული მოწყობილობების გასაგრილებლად და მიკროცირკულატებში ტემპერატურის შესამცირებლად.

აქ არის მათი გამოყენება:

• ღამის ხედვის მოწყობილობები.
• ციფრული კამერები, საკომუნიკაციო მოწყობილობები, მიკროსქემები, რომლებიც საჭიროებენ მაღალი ხარისხის გაგრილებას უკეთესი სურათის ეფექტისთვის.
• გაცივებული ტელესკოპები.
• Ჰაერის კონდინციონერები.
• ზუსტი საათის გაგრილების სისტემები კვარცის ელექტრული ოსცილატორებისთვის.
• მაცივრები.
• წყლის მაცივრები.
• მანქანის მაცივრები.
• ვიდეო ბარათები.

Peltier ელემენტები ხშირად გამოიყენება სამაცივრო და კონდიცირების სისტემებში. შესაძლებელია საკმაოდ დაბალი ტემპერატურის მიღწევა, რაც ხსნის გაზრდილი გათბობით გაგრილების აღჭურვილობის გამოყენების შესაძლებლობას.

ამჟამად, ექსპერტები იყენებენ Peltier ელემენტებს აკუსტიკური სისტემებში, რომლებიც მოქმედებენ როგორც გამაგრილებელი. Peltier ელემენტები არ ქმნიან ბგერებს, ამიტომ უხმობა მათი ერთ-ერთი უპირატესობაა. ეს ტექნოლოგია პოპულარული გახდა მისი ძლიერი სითბოს გადაცემის გამო. თანამედროვე ტექნოლოგიების გამოყენებით დამზადებული ელემენტები კომპაქტურია ზომით და გაგრილების რადიატორები ინარჩუნებენ გარკვეულ ტემპერატურას დიდი ხნის განმავლობაში.

ელემენტების უპირატესობა მათი ხანგრძლივი მომსახურების ვადაა, რადგან ისინი მზადდება მონოლითური სხეულის სახით, გაუმართაობა ნაკლებად სავარაუდოა. ჩვეულებრივი ფართოდ გამოყენებული ტიპის მარტივი დიზაინი მარტივია, რომელიც შედგება ორი სპილენძის მავთულისგან ტერმინალებით და მავთულებით, კერამიკული იზოლაციით.

ეს არის განაცხადის ადგილების მცირე ჩამონათვალი. ის ფართოვდება და მოიცავს საყოფაცხოვრებო მოწყობილობებს, კომპიუტერებსა და მანქანებს. შეიძლება აღინიშნოს Peltier ელემენტების გამოყენება მაღალი ხარისხის მიკროპროცესორების გაგრილებაში. ადრე მათში მხოლოდ ვენტილატორები იყო დაყენებული. ახლა, Peltier ელემენტებით მოდულის დაყენებისას, მოწყობილობების მუშაობაში ხმაური მნიშვნელოვნად შემცირდა.

შეიცვლება თუ არა გაგრილების სქემები ჩვეულებრივ მაცივრებში სქემებად Peltier ეფექტის გამოყენებით? დღეს ეს შეუძლებელია, რადგან ელემენტებს აქვთ დაბალი ეფექტურობა. მათი ღირებულება ასევე არ იძლევა მაცივრებში გამოყენების საშუალებას, რადგან საკმაოდ მაღალია. როგორ განვითარდება ეს მიმართულება, ამას მომავალი გვიჩვენებს. დღეს ექსპერიმენტები ტარდება მყარი ხსნარებით, რომლებიც მსგავსია სტრუქტურითა და თვისებებით. მათი გამოყენებისას შეიძლება შემცირდეს გაგრილების მოდულის ფასი.

Peltier ელემენტების საპირისპირო ეფექტი

ამ ტიპის ტექნოლოგიას აქვს თვისება საინტერესო ფაქტებით. ეს არის ელექტრული დენის წარმოქმნის ეფექტი Peltier მოდულის ფირფიტის გაგრილებით და გაცხელებით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ის ემსახურება როგორც ელექტრო ენერგიის გენერატორს, საპირისპირო ეფექტით.

ასეთი ელექტროენერგიის გენერატორები ჯერ კიდევ არსებობს წმინდა თეორიულად, მაგრამ ჩვენ შეგვიძლია იმედი ვიქონიოთ ამ მიმართულების სამომავლო განვითარებაზე. ერთ დროს ფრანგმა გამომგონებელმა ვერ იპოვა რაიმე განაცხადი მისი აღმოჩენისთვის.

დღეს ეს თერმოელექტრული ეფექტი ფართოდ გამოიყენება ელექტრონიკაში. გამოყენების სფერო მუდმივად ფართოვდება, რაც დასტურდება მკვლევართა და მეცნიერთა მოხსენებებითა და გამოცდილებით. სამომავლოდ, საყოფაცხოვრებო და ელექტრონულ ტექნიკას ექნება მოწინავე ინოვაციური შესაძლებლობები. მაცივრები გახდება ჩუმი, ისევე როგორც კომპიუტერები. იმავდროულად, Peltier მოდულები დამონტაჟებულია სხვადასხვა სქემებში რადიო კომპონენტების გასაგრილებლად.

Დადებითი და უარყოფითი მხარეები

Peltier ელემენტების უპირატესობებში შედის შემდეგი ფაქტები:

• ელემენტების კომპაქტური კორპუსი საშუალებას აძლევს მას დამონტაჟდეს რადიო კომპონენტებით დაფაზე.
• არ არის მოძრავი ან წებოვანი ნაწილები, რაც ზრდის მის მომსახურების ხანგრძლივობას.
• საშუალებას გაძლევთ დააკავშიროთ მრავალი ელემენტი ერთ კასკადში, სქემის მიხედვით, რომელიც საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ ძალიან ცხელი ნაწილების ტემპერატურა.
• როდესაც შეიცვლება მიწოდების ძაბვის პოლარობა, ელემენტი იმუშავებს საპირისპირო თანმიმდევრობით, ანუ გაგრილების და გათბობის მხარეები შეიცვლება ადგილებს.

უარყოფითი მხარეები მოიცავს შემდეგს:

• არასაკმარისი მოქმედების კოეფიციენტი, რომელიც გავლენას ახდენს მიწოდებული დენის ზრდაზე საჭირო ტემპერატურის სხვაობის მისაღწევად.
• საკმაოდ რთული სისტემა გაგრილების ზედაპირიდან სითბოს მოსაშორებლად.

როგორ მოვამზადოთ პელტიეს ელემენტები მაცივრისთვის

თქვენ შეგიძლიათ გააკეთოთ ასეთი Peltier ელემენტები თავად სწრაფად და მარტივად. ჯერ უნდა გადაწყვიტოთ ფირფიტების მასალა. აუცილებელია აიღოთ გამძლე კერამიკისაგან დამზადებული ელემენტების ფირფიტები, მოამზადოთ გამტარები 20 ცალზე მეტი რაოდენობით, რათა უზრუნველყოთ მაქსიმალური ტემპერატურის სხვაობა. საკმარისი რაოდენობის ეფექტურობის ელემენტებით, მაცივრის მუშაობის მნიშვნელოვანი ზრდა იქნება.

დიდ როლს თამაშობს გამოყენებული მაცივრის სიმძლავრე. თუ ის მუშაობს თხევად ფრეონზე, მაშინ მუშაობის პრობლემები არ იქნება. ელემენტების ფირფიტები დამონტაჟებულია აორთქლების მახლობლად, დამონტაჟებულია ძრავასთან ერთად. ასეთი ინსტალაციისთვის დაგჭირდებათ შუასადებებისა და ხელსაწყოების გარკვეული ნაკრები. ეს უზრუნველყოფს, რომ მაცივრის ქვედა ნაწილი სწრაფად გაცივდეს.

აუცილებელია გამტარების ფრთხილად იზოლაცია, მხოლოდ ამის შემდეგ ისინი უერთდებიან კომპრესორს. ინსტალაციის დასრულების შემდეგ, თქვენ უნდა შეამოწმოთ ძაბვა მულტიმეტრით. ელემენტების გაუმართაობის შემთხვევაში (მაგალითად, მოკლე ჩართვა), თერმოსტატი იმუშავებს.

თერმოელექტრული მოდულების სხვა აპლიკაციები

პელტიეს მოდულის ეფექტი დღეს გამოიყენება ფიზიკის კანონების წყალობით. ელემენტების ჭარბი ენერგია ყოველთვის სასარგებლოა იქ, სადაც საჭიროა ჩუმი და სწრაფი სითბოს გაცვლა.

ძირითადი ადგილები, სადაც მოდულები გამოიყენება:

• მიკროპროცესორების გაგრილება.
• შიდა წვის ძრავები აწარმოებენ გამონაბოლქვი აირებს, რომელთა გამოყენებაც მეცნიერებმა დაიწყეს თერმოელექტრული მოდულების გამოყენებით დამხმარე ენერგიის გამოსამუშავებლად. ამ გზით მიღებული ენერგია ისევ ელექტროენერგიის სახით მიეწოდება ძრავას. ეს ქმნის საწვავის დაზოგვას.
• საყოფაცხოვრებო მოწყობილობებში, რომლებიც მოქმედებენ გათბობაზე ან გაგრილებაზე.

გამაგრილებელი გამაგრილებელი შეიძლება გახდეს გამათბობელი, ხოლო მაცივარი შეიძლება იმოქმედოს როგორც გამათბობელი, თუ DC პოლარობა შეცვლილია. ამას ეწოდება შექცევადი ეფექტი.

ეს პრინციპი გამოიყენება რეკუპერატორებში. იგი შედგება ორი პალატის ყუთისგან. ისინი ერთმანეთთან დაკავშირებულია გულშემატკივრით. Peltier ელემენტები აცხელებენ გარედან შემოსულ ცივ ჰაერს ენერგიის გამოყენებით, რომელიც გამოიყოფა ოთახის შიგნით თბილი ჰაერიდან. ეს მოწყობილობა დაზოგავს სივრცის გათბობის ხარჯებს.

სითბოს გამოყოფა ან შთანთქმა (დამოკიდებულია დენის მიმართულებაზე) ორი განსხვავებული ნახევარგამტარის ან ლითონისა და ნახევარგამტარის შეხებისას.

ანიმაცია

აღწერა

პელტიეს ეფექტი არის თერმოელექტრული ფენომენი, ზიბეკის ეფექტის საპირისპირო: როდესაც ელექტრული დენი I გადის ორი სხვადასხვა ნივთიერების (გამტარების ან ნახევარგამტარების) კონტაქტზე (შეერთებაზე) კონტაქტზე, ჯოულის სითბოს გარდა, პელტიეს დამატებითი სითბო. Q P გამოიყოფა დენის ერთი მიმართულებით და შეიწოვება საპირისპირო მიმართულებით.

წარმოქმნილი სითბოს რაოდენობა Q P და მისი ნიშანი დამოკიდებულია კონტაქტური ნივთიერებების ტიპზე, დენის სიძლიერეზე და მისი გავლის დროზე:

dQ P = p 12 H I H dt.

აქ p 12 = p 1 -p 2 არის Peltier კოეფიციენტი მოცემული კონტაქტისთვის, რომელიც დაკავშირებულია კონტაქტური მასალების პელტიეს აბსოლუტურ კოეფიციენტებთან p 1 და p 2. ამ შემთხვევაში, ვარაუდობენ, რომ დენი მიედინება პირველი ნიმუშიდან მეორეზე. როდესაც პელტიეს სითბო გამოიყოფა, გვაქვს: Q P >0, p 12 >0, p 1 > p 2 . როდესაც პელტიეს სითბო შეიწოვება, იგი ითვლება უარყოფითად და შესაბამისად: Q P<0,p 12 <0, p 1

Peltier სითბოს ნაცვლად, ხშირად გამოიყენება ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც განისაზღვრება, როგორც თერმული ენერგია, რომელიც გამოიყოფა ყოველ წამში ერთეული ფართობის კონტაქტზე. ეს რაოდენობა, რომელსაც ეწოდება სითბოს გამოყოფის სიმძლავრე, განისაზღვრება ფორმულით:

q P = p 12 H j,

სადაც j=I/S - დენის სიმკვრივე;

S - საკონტაქტო ზონა;

ამ რაოდენობის განზომილებაა SI = W/m2.

თერმოდინამიკის კანონებიდან გამომდინარეობს, რომ პელტიეს კოეფიციენტი და თერმოენერგიის კოეფიციენტი a დაკავშირებულია მიმართებით:

p = aЧ T,

სადაც T არის აბსოლუტური კონტაქტის ტემპერატურა.

პელტიეს კოეფიციენტი, რომელიც მასალების მნიშვნელოვანი ტექნიკური მახასიათებელია, როგორც წესი, არ იზომება, მაგრამ გამოითვლება თერმოენერგიის კოეფიციენტის გამოყენებით, რომლის გაზომვა უფრო მარტივია.

ნახ. 1 და ნახ. სურათი 2 გვიჩვენებს დახურულ წრეს, რომელიც შედგება ორი განსხვავებული ნახევარგამტარებისგან PP1 და PP2 A და B კონტაქტებით.

Peltier სითბოს გათავისუფლება (pin A)

ბრინჯი. 1

პელტიეს სითბოს შთანთქმა (პინი A)

ბრინჯი. 2

ასეთ წრედს ჩვეულებრივ თერმოელემენტს უწოდებენ, მის ტოტებს კი თერმოელექტროდებს. გარე წყაროს e-ს მიერ შექმნილი I დენი მიედინება წრეში. ბრინჯი. 1 ასახავს სიტუაციას, როდესაც A კონტაქტზე (დენი მიედინება PP1-დან PP2-მდე) პელტიეს სითბო გამოიყოფა Q P (A)>0, ხოლო B კონტაქტზე (დენი მიმართულია PP2-დან PP1-მდე) მისი შთანთქმა არის Q P (B)<0 . В результате происходит изменение температур спаев: Т А >ᲡᲐᲢᲔᲚᲔᲕᲘᲖᲘᲝ .

ნახ. 2, წყაროს ნიშნის შეცვლა ცვლის დენის მიმართულებას საპირისპიროდ: PP2-დან PP1-მდე A კონტაქტზე და PP1-დან PP2-მდე B კონტაქტზე. შესაბამისად იცვლება პელტიეს სიცხის ნიშანი და კონტაქტის ტემპერატურას შორის ურთიერთობა: Q P (A)<0, Q P (В)>0, T A<Т В .

პელტიეს ეფექტის წარმოქმნის მიზეზი ნახევარგამტარების შეხებისას იმავე ტიპის დენის მატარებლებთან (ორი n-ტიპის ნახევარგამტარი ან ორი p-ტიპის ნახევარგამტარი) იგივეა, რაც ორი ლითონის გამტარის შეხებისას. დინების მატარებლებს (ელექტრონებს ან ხვრელებს) შეერთების სხვადასხვა მხარეს აქვთ სხვადასხვა საშუალო ენერგია, რაც დამოკიდებულია ბევრ მიზეზზე: ენერგიის სპექტრი, კონცენტრაცია, მუხტის მატარებლის გაფანტვის მექანიზმი. თუ გადამზიდავები, რომლებმაც გაიარეს შეერთება, შედიან უფრო დაბალი ენერგიით ზონაში, ისინი გადააქვთ ზედმეტ ენერგიას ბროლის ბადეში, რის შედეგადაც პელტიეს სითბო გამოიყოფა კონტაქტთან ახლოს (Q P >0) და მატულობს კონტაქტის ტემპერატურა. ამ შემთხვევაში, სხვა გზაჯვარედინზე, მატარებლები, რომლებიც გადადიან უფრო მაღალი ენერგიის მქონე რეგიონში, სესხულობენ გამოტოვებულ ენერგიას გისოსიდან და პელტიეს სითბო შეიწოვება (Q P<0 ) и понижение температуры.

პელტიეს ეფექტი, ისევე როგორც ყველა თერმოელექტრული ფენომენი, განსაკუთრებით გამოხატულია ელექტრონული (n - ტიპის) და ხვრელების (p - ტიპის) ნახევარგამტარებისგან შედგენილ სქემებში. ამ შემთხვევაში პელტიეს ეფექტს განსხვავებული ახსნა აქვს. განვიხილოთ სიტუაცია, როდესაც კონტაქტში დენი გადადის ხვრელის ნახევარგამტარიდან ელექტრონულზე (р ® n). ამ შემთხვევაში, ელექტრონები და ხვრელები მოძრაობენ ერთმანეთისკენ და, შეხვედრის შემდეგ, შერწყმულია. რეკომბინაციის შედეგად გამოიყოფა ენერგია, რომელიც გამოიყოფა სითბოს სახით. ეს სიტუაცია ნაჩვენებია ნახ. 3, რომელიც გვიჩვენებს ენერგიის ზოლებს (e c - გამტარობის ზოლი, e v - ვალენტურობის ზოლი) მინარევების ნახევარგამტარებისთვის ხვრელით და ელექტრონული გამტარობით.

პელტიეს სითბოს გამოშვება p და n ტიპის ნახევარგამტარების შეხებაზე

ბრინჯი. 3

ნახ. 4 (e c - გამტარობის ზოლი, e v - ვალენტურობის ზოლი) ასახავს პელტიეს სითბოს შთანთქმას იმ შემთხვევისთვის, როდესაც დენი გადადის n-დან p - ნახევარგამტარამდე (n ® p).

პელტიეს სითბოს შთანთქმა p- და n-ტიპის ნახევარგამტარების შეხებაზე

ბრინჯი. 4

აქ ელექტრონები ელექტრონულ ნახევარგამტარში და ხვრელები ხვრელების ნახევარგამტარში მოძრაობენ საპირისპირო მიმართულებით, შორდებიან ინტერფეისს. დენის მატარებლების დაკარგვა სასაზღვრო რეგიონში კომპენსირდება ელექტრონებისა და ხვრელების წყვილი წარმოებით. ასეთი წყვილების ფორმირებას სჭირდება ენერგია, რომელიც მარაგდება გისოსების ატომების თერმული ვიბრაციებით. შედეგად მიღებული ელექტრონები და ხვრელები ელექტრული ველის მიერ საპირისპირო მიმართულებით არის დახატული. ამიტომ, სანამ დენი მიედინება კონტაქტში, მუდმივად იბადება ახალი წყვილი. შედეგად, სითბო შეიწოვება კონტაქტში.

იმისათვის, რომ პელტიეს ეფექტი შესამჩნევი იყოს ჯოულ-ლენცის სითბოს გამოყოფასთან დაკავშირებული ზოგადი გაცხელების ფონზე, უნდა დაკმაყოფილდეს შემდეგი პირობა: S Q P Si Q J. . შედეგად, მიიღება შემდეგი ურთიერთობები, რომლებიც მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ექსპერიმენტების ჩატარებისას:

.

სადაც R არის l სიგრძის თერმოელექტროდის მონაკვეთის წინააღმდეგობა, რომლის დროსაც გამოიყოფა სითბო;

r - ელექტრული წინაღობა.

პელტიეს კოეფიციენტი, რომელიც განსაზღვრავს კონტაქტზე გამოთავისუფლებული პელტიეს სითბოს რაოდენობას, დამოკიდებულია შეხების ნივთიერებების ბუნებაზე და კონტაქტის ტემპერატურაზე: p 12 = a 12 · T = (a 1 - a 2 ) · T , სადაც a 1 და a 2 არის კონტაქტური ნივთიერებების აბსოლუტური თერმოენერგიის კოეფიციენტები. თუ ლითონების უმეტესობის წყვილისთვის თერმოენერგიის კოეფიციენტი არის 10-5 x 10-4 ვ/კ რიგის, მაშინ ნახევარგამტარებისთვის ეს შეიძლება იყოს ბევრად უფრო მაღალი (1,5 x 10-3 ვ/კ-მდე). სხვადასხვა ტიპის გამტარობის მქონე ნახევარგამტარებისთვის a-ს აქვს სხვადასხვა ნიშნები, რის შედეგადაც Sa 12 S = Sa 1 S + Sa 2 S.

უნდა აღინიშნოს, რომ თერმოელექტროენერგიის კოეფიციენტი კომპლექსურად არის დამოკიდებული ნახევარგამტარის შემადგენლობასა და ტემპერატურაზე, ხოლო მეტალებთან შედარებით, ნახევარგამტარებისთვის a-ს ტემპერატურული დამოკიდებულება ბევრად უფრო გამოხატულია. a-ს ნიშანი განისაზღვრება მუხტის მატარებლების ნიშნით. არ არსებობს ზოგადი ემპირიული, მით უმეტეს თეორიული ფორმულები, რომლებიც დაფარავს ნახევარგამტარების თერმოელექტრო თვისებებს ტემპერატურის ფართო დიაპაზონში. როგორც წესი, ნახევარგამტარის თერმოელექტრომოძრავი ძალა a, დაწყებული a = 0 მნიშვნელობიდან T = 0-ზე, იზრდება ჯერ T-ის პროპორციულად, შემდეგ უფრო ნელა, ხშირად რჩება მუდმივი გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში და მაღალი ტემპერატურის რეგიონში ( 500 Kyo 700 K-ზე მეტი) იწყებს კლებას კანონის მიხედვით a~ 1/T.

ნახევარგამტარების კიდევ ერთი გამორჩეული თვისებაა მინარევების გადამწყვეტი როლი, რომელთა შეყვანა შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ მნიშვნელობის მრავალჯერ შეცვლას, არამედ ა-ს ნიშნის შეცვლას.

შერეული გამტარობის მქონე ნახევარგამტარებში, ხვრელების და ელექტრონების თერმოენერგიის წვლილი საპირისპიროა, რაც იწვევს a და p-ის მცირე მნიშვნელობებს.

იმ კონკრეტულ შემთხვევაში, როდესაც ელექტრონებისა და ხვრელების კონცენტრაციები (n) და მობილურობა (u) ტოლია (ne = np და ue = up), a და p მნიშვნელობები ხდება ნული:

ა~ (ნე უე - ნპ ზევით) / (ნე უე + ნპ ზევით).

პელტიეს ეფექტი, ისევე როგორც სხვა თერმოელექტრული ფენომენები, ფენომენოლოგიური ხასიათისაა.

პელტიეს ეფექტი ნახევარგამტარებში გამოიყენება თერმოელექტრული გაგრილებისა და გათბობისთვის, რომელსაც აქვს პრაქტიკული გამოყენება ტემპერატურის კონტროლისა და სამაცივრო მოწყობილობებში.

პელტიეს ფენომენი აღმოაჩინა ჯ.პელტიემ 1834 წელს.

დროის მახასიათებლები

დაწყების დრო (შესვლა -3-დან 2-მდე);

სიცოცხლის ხანგრძლივობა (log tc 15-დან 15-მდე);

დეგრადაციის დრო (log td -3-დან 2-მდე);

ოპტიმალური განვითარების დრო (log tk -2-დან 3-მდე).

დიაგრამა:

ეფექტის ტექნიკური განხორციელებები

პელტიეს ეფექტის ტექნიკური განხორციელება ნახევარგამტარებში

ყველა თერმოელექტრული გაგრილების მოწყობილობის მთავარი ტექნოლოგიური ერთეული არის თერმოელექტრული ბატარეა, რომელიც შედგება სერიებთან დაკავშირებული თერმოელემენტებისგან. ვინაიდან ლითონის გამტარებს აქვთ სუსტი თერმოელექტრული თვისებები, თერმოელემენტები მზადდება ნახევარგამტარებისგან და თერმოელემენტის ერთ-ერთი ტოტი უნდა შედგებოდეს წმინდა ხვრელისგან (p-ტიპის), ხოლო მეორე წმინდა ელექტრონული (n-ტიპის) ნახევარგამტარისგან. თუ აირჩევთ დენის მიმართულებას (ნახ. 5), რომელშიც პელტიეს სითბო შეიწოვება მაცივრის შიგნით მდებარე კონტაქტებზე და გამოიყოფა მიმდებარე სივრცეში გარე კონტაქტებით, მაშინ მაცივრის შიგნით ტემპერატურა შემცირდება და სივრცე მაცივრის გარეთ გაცხელდება (რაც ხდება მაცივრის ნებისმიერ დიზაინში).

თერმოელექტრული მაცივრის სქემატური დიაგრამა

ბრინჯი. 5

თერმოელექტრული გაგრილების მოწყობილობის მთავარი მახასიათებელია მისი გაგრილების ეფექტურობა:

Z= a 2 /(rl),

სადაც a არის თერმოენერგიის კოეფიციენტი;

r - წინააღმდეგობა;

l არის ნახევარგამტარის თბოგამტარობა.

Z პარამეტრი არის ტემპერატურისა და მუხტის მატარებლის კონცენტრაციის ფუნქცია და თითოეულ მოცემულ ტემპერატურაზე არის ოპტიმალური კონცენტრაციის მნიშვნელობა, რომლის დროსაც Z მნიშვნელობა არის მაქსიმალური. მაქსიმალური ტემპერატურის შემცირება დაკავშირებულია ეფექტურობის მნიშვნელობასთან გამოსახულებით:

D T max = (1/2) Х Z Х T 2,

სადაც T არის თერმოელემენტის ცივი შეერთების ტემპერატურა.

რაც უფრო დიდია Z-ის მნიშვნელობა ცალკეული ტოტებისთვის, მით მეტია Z = (a 1 + a 2) 2 /(Tsr 1 l 1 + Tsr 2 l 2) 2 მნიშვნელობა, რაც განსაზღვრავს ეფექტურობას. მთელი თერმოელემენტი. მიზანშეწონილია აირჩიოთ ნახევარგამტარები უმაღლესი მობილურობის მნიშვნელობებით და მინიმალური თბოგამტარობით. ნახევარგამტარში გარკვეული მინარევების შეყვანა არის მისი პარამეტრების (a, r, l) სასურველი მიმართულებით შეცვლის მთავარი ხელმისაწვდომი საშუალება.

თანამედროვე თერმოელექტრული გაგრილების მოწყობილობები უზრუნველყოფს ტემპერატურის შემცირებას +20°C-დან 200°C-მდე; მათი გაგრილების სიმძლავრე ჩვეულებრივ არ აღემატება 100 ვტ.

ტექნოლოგიურად, ნახევარგამტარული მასალებისგან დამზადებული წნელები p- და n-გამტარობით (1) დამონტაჟებულია საიზოლაციო მასალისგან (2) დამზადებულ თბოგამტარ დაფებზე ლითონის კონექტორების (3) გამოყენებით, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 6.

თერმოელექტრული მოდულის დიაგრამა

ბრინჯი. 6

ეფექტის გამოყენება

პელტიეს ეფექტის პრაქტიკული გამოყენების ძირითადი სფეროები ნახევარგამტარებში: სიცივის მიღება თერმოელექტრული გაგრილების მოწყობილობების შესაქმნელად, გათბობა გათბობის მიზნით, თერმოსტატირება, კრისტალიზაციის პროცესის კონტროლი მუდმივი ტემპერატურის პირობებში.

თერმოელექტრული გაგრილების მეთოდს აქვს რამდენიმე უპირატესობა სხვა გაგრილების მეთოდებთან შედარებით. თერმოელექტრული მოწყობილობები გამოირჩევიან კონტროლის სიმარტივით, ტემპერატურის წვრილად რეგულირების უნარით, უხმოდ და მუშაობის მაღალი საიმედოობით. თერმოელექტრული მოწყობილობების მთავარი მინუსი არის მათი დაბალი ეფექტურობა, რაც არ იძლევა საშუალებას გამოიყენონ ისინი "ცივი" სამრეწველო წარმოებისთვის.

თერმოელექტრული გამაგრილებელი მოწყობილობები გამოიყენება საყოფაცხოვრებო და სატრანსპორტო მაცივრებში, თერმოსტატებში, რადიოელექტრონული და ოპტიკური აღჭურვილობის თერმომგრძნობიარე ელემენტების გაგრილებისთვის და თერმოსტატებისთვის, კრისტალიზაციის პროცესის გასაკონტროლებლად, სამედიცინო და ბიოლოგიურ მოწყობილობებში და ა.შ.

კომპიუტერულ ტექნოლოგიაში თერმოელექტრული გაგრილების მოწყობილობებს აქვთ ჟარგონის სახელი "გამაგრილებელი" (ინგლისური ქულერი - ქულერი).

ლიტერატურა

1. ფიზიკური ენციკლოპედია.- მ.: დიდი რუსული ენციკლოპედია, 1998.- ტ.5.- გვ.98-99, 125.

2. სივუხინი ს.დ. ფიზიკის ზოგადი კურსი.-მ.:ნაუკა,1977.-ტ.3. ელექტროენერგია.- გვ.490-494.

3. Stilbans L.S. ნახევარგამტარების ფიზიკა.- მ., 1967. - გვ.75-83, 292-311.

4. იოფე ა.ფ. ნახევარგამტარული თერმოელემენტები.-მ., 1960 წ.

საკვანძო სიტყვები

Peltier მოდულის გამოყენება შესაძლებელია 4 სხვადასხვა სქემით: როგორც გამათბობელი (ინკუბატორებში...), როგორც გამაგრილებელი ელემენტი (მაცივრებში...), ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის (გენერატორი...) და ასევე Peltier-ის გამოყენებით. ელემენტი, რომლის გამომუშავებაც შეგიძლიათ. სწორედ ამაზე იქნება ჩემი სტატია.

პელტიეს ელემენტიარის თერმოელექტრული გადამყვანი, რომლის მუშაობის პრინციპი ეფუძნება პელტიეს ეფექტს - ტემპერატურის სხვაობის წარმოქმნას ელექტრული დენის გადინებისას. ინგლისურენოვან ლიტერატურაში Peltier-ის ელემენტები აღინიშნება TEC (ინგლისური Thermoelectric Cooler - თერმოელექტრული ქულერი).

პელტიეს ეფექტის საპირისპირო ეფექტს ზებეკის ეფექტი ეწოდება.

ოპერაციული პრინციპი

Peltier ელემენტების მოქმედება ეფუძნება ორი გამტარი მასალის კონტაქტს ელექტრონის ენერგიის სხვადასხვა დონესთან გამტარობის ზოლში. როდესაც დენი მიედინება ასეთი მასალების კონტაქტში, ელექტრონმა უნდა შეიძინოს ენერგია, რათა გადავიდეს სხვა ნახევარგამტარის უფრო მაღალი ენერგიის გამტარობის ზოლში. როდესაც ეს ენერგია შეიწოვება, ნახევარგამტარებს შორის კონტაქტის წერტილი კლებულობს. როდესაც დენი მიედინება საპირისპირო მიმართულებით, ნახევარგამტარებს შორის კონტაქტის წერტილი თბება, გარდა ჩვეულებრივი თერმული ეფექტისა.

როდესაც ლითონები შედიან კონტაქტში, პელტიეს ეფექტი იმდენად მცირეა, რომ შეუმჩნეველია ომური გათბობისა და თბოგამტარობის ფენომენის ფონზე. ამიტომ, პრაქტიკულ გამოყენებაში გამოიყენება კონტაქტი ორ ნახევარგამტარს შორის.

Peltier ელემენტი შედგება ერთი ან მეტი წყვილი მცირე ნახევარგამტარული პარალელეპიპედისგან - ერთი n-ტიპის და ერთი p-ტიპის წყვილში (ჩვეულებრივ, ბისმუტის ტელურიდი, Bi2Te3 და სილიციუმის გერმანიდი), რომლებიც წყვილებში არიან დაკავშირებული ლითონის ხიდების გამოყენებით. ლითონის მხტუნავები ერთდროულად ემსახურება როგორც თერმული კონტაქტებს და იზოლირებულია არაგამტარი ფილმით ან კერამიკული ფირფიტით. პარალელეპიპედების წყვილი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ისე, რომ წარმოიქმნება სხვადასხვა ტიპის გამტარობის მქონე მრავალი წყვილი ნახევარგამტარის სერიული კავშირი, ისე რომ ზევით არის შეერთების ერთი თანმიმდევრობა (n->p), ხოლო ბოლოში საპირისპირო ( p->n). ელექტრული დენი მიედინება თანმიმდევრულად ყველა პარალელეპიპედში. დენის მიმართულებიდან გამომდინარე, ზედა კონტაქტები გაცივდება და ქვედა თბება - ან პირიქით. ამრიგად, ელექტრული დენი გადასცემს სითბოს პელტიეს ელემენტის ერთი მხრიდან საპირისპირო მხარეს და ქმნის ტემპერატურის განსხვავებას.

თუ თქვენ გაგრილებთ Peltier ელემენტის გათბობის მხარეს, მაგალითად, რადიატორის და ვენტილატორის გამოყენებით, მაშინ ცივი მხარის ტემპერატურა კიდევ უფრო დაბალია. ერთსაფეხურიან ელემენტებში, ელემენტის ტიპისა და დენის მნიშვნელობიდან გამომდინარე, ტემპერატურის სხვაობამ შეიძლება მიაღწიოს დაახლოებით 70 °C-ს.

Დადებითი და უარყოფითი მხარეები

Peltier ელემენტის უპირატესობა არის მისი მცირე ზომა, ნებისმიერი მოძრავი ნაწილების არარსებობა, ასევე გაზები და სითხეები. დენის მიმართულების შებრუნებით შესაძლებელია როგორც გაგრილება, ასევე გათბობა - ეს შესაძლებელს ხდის თერმოსტატის დაყენებას გარემოს ტემპერატურაზე, როგორც თერმოსტატის ტემპერატურის ზემოთ, ასევე ქვემოთ. კიდევ ერთი უპირატესობა არის მექანიკური ნაწილების არარსებობა და ხმაურის არარსებობა.

Peltier ელემენტის მინუსი არის მისი დაბალი ეფექტურობა, ვიდრე კომპრესორის სამაცივრო დანადგარები ფრეონის გამოყენებით, რაც იწვევს ენერგიის მაღალ მოხმარებას შესამჩნევი ტემპერატურის სხვაობის მისაღწევად. მიუხედავად ამისა, მიმდინარეობს განვითარება თერმული ეფექტურობის გაზრდის მიზნით და Peltier-ის ელემენტებმა იპოვეს ფართო გამოყენება ტექნოლოგიაში, ვინაიდან 0 °C-ზე დაბალი ტემპერატურის მიღწევა შესაძლებელია დამატებითი მოწყობილობების გარეშე.

პელტიეს ელემენტების მაღალი ეფექტურობის აგების მთავარი პრობლემა არის ის, რომ ნივთიერებაში თავისუფალი ელექტრონები ერთდროულად არიან როგორც ელექტრული დენის, ასევე სითბოს მატარებლები. Peltier ელემენტის მასალას ერთდროულად უნდა ჰქონდეს ორი ურთიერთგამომრიცხავი თვისება - ის კარგად ატარებს ელექტრო დენს, მაგრამ ცუდად ატარებს სითბოს.

Peltier-ის უჯრედოვან ბატარეებში შესაძლებელია მიაღწიოთ თეორიულად ძალიან დიდ ტემპერატურულ სხვაობას, 70 გრადუს ცელსიუსზე მეტი, ამიტომ უმჯობესია გამოიყენოთ პულსირებული ტემპერატურის კონტროლის მეთოდი, რომლის წყალობითაც შესაძლებელია ენერგიის მოხმარებაც შემცირდეს. ამ შემთხვევაში სასურველია დენის ტალღების გათიშვა Peltier ელემენტის მომსახურების ვადის გასაგრძელებლად.

თერმოელექტრული მოდულის გამოყენება: წყლის მაცივრებში, კომპიუტერების გაგრილების სისტემებში ან სხვადასხვა მცირე ზომის მოწყობილობების მიკროსქემებში, ელექტრო თერმოგენერატორებში, ვიდეო ბარათების გაგრილებაში, ჩრდილოეთ ან სამხრეთ ხიდებში, მანქანის მაცივრებში, ჰაერის მაცივრებში, Arduino, CCD მატრიცების და ინფრაწითელი ფოტოდეტექტორების გაგრილებისთვის, ელექტრო თერმოგენერატორები, თერმოსტატებში, სამეცნიერო ლაბორატორიულ ინსტრუმენტებში, თერმოკალიბრატორები, თერმოსტაბილიზატორები. ზოგადად, სადაც საჭიროა 60 გრადუსზე მეტი ტემპერატურის სხვაობის მიღწევა.

პელტიეს ფირფიტის ზომები და მოხმარების მახასიათებლები

პელტიეს ფირფიტების ზომები და მოხმარების მახასიათებლები (ენერგიის მოხმარება, ძაბვა, დენი, მაქსიმალური ტემპერატურის სხვაობა). ამ თერმოელექტრული გენერატორების ნიშნები შეიძლება განსხვავდებოდეს სხვადასხვა ადგილას, ეს ყველაფერი დამოკიდებულია მწარმოებელზე (მაგალითად: TEG1-241-1.4-1.2; CP1.4-127-06L შიდა; TB-127-1.4-1.5 Frost-72 SP1848-27145; Seebeck თერმოგენერატორი TEP1-142T300). მახასიათებლები, თავის მხრივ, დიდად არ განსხვავდება, მაგრამ ზოგიერთი ინდიკატორი მნიშვნელოვნად არ განსხვავდება.

Qmax	Umax	იმაქს	dTmax	ზომები, (მმ)
(W)	(IN)	(A)	(სეტყვის)	ა	ბ	ჰ
36,0	16,1	3,6	71	30,0	30,0	3,6
36,0	16,1	3,6	71	40,0	40,0	3,6
62,0	16,3	6,2	72	40,0	40,0	3,9
65,0	16,7	6,3	74	40,0	40,0	3,9
80,0	16,1	8,0	71	40,0	40,0	3,4
80,0	16,1	8,0	71	48,0	48,0	3,4
94,0	24,9	6,1	70	40,0	40,0	3,9
115,0	24,6	7,6	69	40,0	40,0	3,6
120,0	24,6	7,9	69	40,0	40,0	3,4
131,0	24,6	8,6	69	40,0	40,0	3,3
172,0	24,6	11,3	69	40,0	40,0	3,2
156,0	15,7	16,1	70	48,0	48,0	3,4
223,0	15,5	23,4	68	55,0	59,0	3,3
310,0	24,6	20,6	69	62,0	62,0	3,2

DIY USB მაცივარი (Peltier მოდული)

ჩვენი მინი მაცივრის ასაშენებლად, უნდა ვიპოვოთ ან ვიყიდოთ Peltier ელემენტი (შეგიძლიათ წაიკითხოთ რა არის და როგორ მუშაობს ქვემოთ) და ორი რადიატორი.

სწორედ Peltier ელემენტი, მე ამოვიღე გაფუჭებული კომპიუტერიდან, ის იქ იდგა პროცესორსა და ქულერს შორის. მისგან ძველი თერმული პასტა გავწმინდე. მოკლედ, Peltier-ის ეს ელემენტი, როდესაც მას მიეწოდება DC, იწყებს მუშაობას შემდეგნაირად: მისი ერთი მხარე იწყებს გაცხელებას, ხოლო მეორე იწყებს გაციებას; თუ თქვენ შეცვლით ენერგიის წყაროს პოლარობას, გვერდები ელემენტი საპირისპიროდ მოიქცევა!

შემდეგი, მე ავიღე ორი მასიური რადიატორი არასაჭირო გამაძლიერებლიდან. შემდეგ ელემენტს შევუსხი ახალი თერმული პასტით, რომელიც ვიყიდე რადიოს მაღაზიაში და გავამაგრე პელტიეს ელემენტი რადიატორებს შორის. თერმული პასტის გამოყენება ამ შემთხვევაში სავალდებულოა!
ელემენტს სადენები შევაერთე USB კაბელიდან და ჩავრთე კომპიუტერში - ერთმა რადიატორმა გაცხელება დაიწყო, მეორემ კი გაციება! ასე რომ, ყველაფერი რიგზეა!

მასალა, რომელიც მე გამოვიყენე მაცივრის დასაწებებლად, წააგავს შეკუმშულ ქაფს ან ფოროვან პლასტმასს. ზოგადად, მასალა შეიძლება იყოს ნებისმიერი, მისი მთავარი ხარისხი არის თბოიზოლაცია.
მინა არის ორგანული და გამოიყურება საკმაოდ მყიფე, მაგრამ სინამდვილეში მასალა გამძლეა.
წებო - სუპერწებო.

შემდეგ, მოხერხებულობისთვის, გავაკეთე მაგნიტური სამაგრი.
კარგად გამოვიდა - მინერალური წყლის ბოთლი იქ ადვილად ეტევა.

გენერატორი - ელექტროენერგიის გამომუშავება Peltier ელემენტის გამოყენებით

ამ გენერატორის დადებითი მხარეები:

- საწვავი არის ყველაფერი, რაც იწვის ან ათბობს.
- USB გამომავალი 5 ვოლტი, 500 mA.
— არ არის დამოკიდებული მზეზე, ქარზე და ა.შ.
- მარტივი და ძლიერი დიზაინი, რომელიც შეიძლება სამუდამოდ გაგრძელდეს.
— შეგიძლიათ მასზე საჭმლის მომზადება, სანამ ტელეფონი იტენება.
- მრავალმხრივობა.
— ნებისმიერს შეუძლია სახლში აწყობა 1 საღამოს (ავტოვაზის თანამშრომელიც კი =)).
- იაფი დიზაინი.

მე არ გამომიგონია, არის კომერციული ასლები, რომლებიც ჩემზე ბევრად უკეთესია. მაგალითად, BioLite CampStove, მისი ფასი 7900 რუბლია. ჩემი ასლი გაკეთდა ნაჩქარევად ამ სტატიის დასაწერად და შემდგომი ექსპერიმენტებისთვის.

საფუძველია პელტიეს ელემენტი. ეს არის თერმოელექტრული მოდული, რომელიც გამოიყენება წყლის მაცივრებში და პორტატულ მაცივრებში და ასევე გამოიყენება პროცესორის გასაგრილებლად. როდესაც მასზე ძაბვა ვრცელდება, ერთი მხარე კლებულობს და მეორე თბება. პირიქით, ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად ერთ მხარეს გავაცხელებთ.

მთავარი პრინციპია, რომ ერთი მხარე თბება და მეორე უცვლელი რჩება, მაქსიმალური ეფექტურობისთვის საჭიროა ტემპერატურის სხვაობა 100 გრადუსი ცელსიუსით.

Დავიწყოთ!


ჩვენ დაგვჭირდება:
— Peltier ელემენტი, გამოვიყენე TEC1-12710
- არასაჭირო ელექტრომომარაგება კომპიუტერიდან
ნებისმიერი, თუნდაც ის, ვინც დაიწვა და ყველაფერი დაიწვა სხეულის გარდა
- Ძაბვის მარეგულირებელი
DC-DC გამაძლიერებელი მოდული, შეყვანის ძაბვა 1-5 ვოლტი, გამომავალი ყოველთვის 5V.
— რადიატორი (რაც დიდია მით უკეთესი), სასურველია 5 ვ ქულერით, რადგან რადიატორი თანდათან გაცხელდება. ზამთარში ეს არ არის პრობლემა, რადგან შეგიძლიათ რადიატორი ყინულზე დააყენოთ.
- თერმული პასტა
- ხელსაწყოების ნაკრები

TEC1-12710 მოდული, შეფასებული 10 A (ნაკლები ან მეტი). მაგრამ უფრო ძლიერი იქნება უფრო დიდი. რაც უფრო მაღალია დენი, მით უფრო ეფექტური და ძვირია. ვიყიდე ალიექსპრესიდან დაახლოებით 250 რუბლში. ჩვენს ელექტრონიკის მაღაზიებში ეს დაახლოებით 1500 რუბლი ღირს.

მოდული გათვლილია მაქსიმალურ ძაბვაზე 12 ვ, მაგრამ დაბალი ეფექტურობის გამო ამდენს არ გამოსცემს, როცა საპირისპირო მიმართულებით ვიყენებთ, ე.ი. დენის მისაღებად.

იმისათვის, რომ იქ იყოს სტაბილური 5 ვოლტი და მოწყობილობები უსაფრთხოდ დატენილი იყოს, საჭიროა გამაძლიერებელი სტაბილიზატორი. ის იწყებს 5 ვოლტის გამომუშავებას, როდესაც პელტიეს ელემენტზე ჯერ კიდევ არის მხოლოდ 1 ვოლტი. მოდულის განათებული LED-ით შეგიძლიათ იცოდეთ, რომ ყველაფერი მზად არის დასატენად.


თქვენ შეგიძლიათ შეიკრიბოთ თქვენი საკუთარი, მაგრამ მე გადავწყვიტე ვენდო ჩინელებს, ისინი გვთავაზობენ მზა მოდულს USB გამომავალი 80 რუბლისთვის. იმავე საიტზე.

მოდით გავაფუჭოთ ელექტრომომარაგება. ჰაერის უკეთესი მიმოქცევისთვის დამატებითი ხვრელების გაკეთება მომიწია (ძალიან ძველი იყო კვების ბლოკი).

მთავარი პრინციპია, რომ ჰაერი ქვემოდან იწოვება და ზემოდან გამოდის. მარტივად რომ ვთქვათ, თქვენ უნდა გააკეთოთ ჩვეულებრივი ღუმელი. თუ დაგჭირდებათ, არ დაგავიწყდეთ ხის ნაფოტების გადაყრისთვის ხვრელი და ქვაბისთვის ან ჭიქისთვის მდუღარე წყლის სადგამი.


შემდეგი, თქვენ უნდა მიამაგროთ Peltier მოდული რადიატორით ბრტყელ კედელზე, მას შემდეგ რაც ჯერ თანაბრად წაისვით თერმული პასტი. რაც უფრო მჭიდროა კონტაქტი, მით უკეთესი. ის მხარე სადაც მოდელი აწერია ცივია, სწორედ ამ მხარეს ვსვამთ რადიატორს. თუ აურიეთ, მოდული არ გამოიმუშავებს ძაბვას; ამ შემთხვევაში, თქვენ უბრალოდ უნდა შეცვალოთ სადენები.


ჩვენ ვამაგრებთ გამაძლიერებელ გადამყვანს და ვპოულობთ სად დავიმალოთ იგი. ზოგადად შეგიძლიათ დატოვოთ იგი მავთულებზე ჩამოკიდებული, მაგრამ აუცილებლად უნდა გააკეთოთ იზოლირება, მაგალითად, დაადოთ სითბოს შეკუმშვა.

მოდი ყველაფერი ერთად გავაერთიანოთ. ეს არის ის, რაც უნდა მიიღოთ:

Როგორ მუშაობს?

ვყრით ტოტებს, ხის ნაპრალებს, საერთოდ ყველაფერს, რაც შიგნით იწვის. შემდეგ ვანთებთ. ცეცხლი ათბობს ღუმელის კედლებს და პელტიეს ელემენტს, რომელიც ერთ-ერთ ამ კედელზეა. ელემენტის მეორე მხარე, რომელიც რადიატორზეა, რჩება გარე ტემპერატურაზე. რაც უფრო დიდია ტემპერატურის სხვაობა, მით მეტია სიმძლავრე, მაგრამ არ გადააჭარბოთ მას.

მაქსიმალური ეფექტურობა მიიღწევა უკვე 100 გრადუსიანი სხვაობით. დროთა განმავლობაში, რადიატორი იწყებს გათბობას და საჭიროებს გაგრილებას. შეგიძლიათ გადაყაროთ თოვლი, დაასხით წყალი, მოათავსოთ რადიატორი ყინულზე ან წყალში, ან მოათავსოთ ფინჯანი ცივი წყალი. ბევრი ვარიანტია, უმარტივესი არის გამაგრილებელი, ის წაართმევს ენერგიის გარკვეულ ნაწილს, მაგრამ გაციების გამო საერთო შედეგი არ შეიცვლება.


არ დაუშვათ ელემენტი მაღალ ტემპერატურაზე, ის შეიძლება დაიწვას და დაიწვას. დოკუმენტაციაში მითითებულია მაქსიმალური ტემპერატურა 180 °C, მაგრამ ზედმეტი ნერვიულობა არ არის საჭირო, კარგი გაგრილებით და მარტივი შეშით არაფერი მოხდება.

თუ არ გეზარებათ და ყველაფერს სწორად გააკეთებთ, მიიღებთ ასეთ უბრალო ხის საჭრელს, რომელზედაც შეგიძლიათ ერთდროულად გაათბოთ საკვები, ადუღოთ, წყალი და დატენოთ თქვენი გაჯეტები.

მისი გამოყენება შესაძლებელია სახლში, თუ ელექტროენერგიის გათიშვაა, შიგნით სანთლის მოთავსებით. სხვათა შორის, თუ მას დააკავშირებთ LED-ებს, შუქი ბევრად უფრო კაშკაშა იქნება, ვიდრე თავად სანთლისგან.

ნებისმიერ ადგილას, სადაც რაიმე იწვის, გექნებათ ელექტროენერგია, სითბო და საკვების მოხერხებულად მომზადების უნარი, ცეცხლთან შედარებით ნაკლები საწვავის ხარჯვით.

პირველი ტესტები!

სამუშაოს შემდეგ ტყეში გავედი, მზე თითქმის ჩასულიყო, ჯაგრისები სველი იყო, მაგრამ ღუმელმა 100% გაამართლა.

შედეგმა გადააჭარბა ჩემს ყველა მოლოდინს. ხის ნაჭრების დაწვისთანავე ინდიკატორი ჩართო, ტელეფონი გავაერთე და დატენვა დაიწყო. დატენვა სტაბილური იყო.

კონვერტორი საერთოდ არ დაძაბულა. ლეპტოპის გამაგრილებელი პანელიც წამოვიღე, 2 ქულერი აქვს და LED-ები, ღირსეული რაოდენობით უნდა მოიხმაროს. შევაერთე, ყველაფერი ტრიალებს, ანათებს და ნიავი უბერავს. USB ვენტილატორიც ავიღე და ბოლოს შევაერთე, როცა ნახშირი იყო დარჩენილი. ყველაფერი მშვენივრად ტრიალებს, არც კი ვიცი სხვა რა ვცადო.

შედეგი:

ყველაფერი მშვენივრად მუშაობს, თავის სქესს ამპერს გამოსცემს. მაინც გჭირდება გამაგრილებელი, რადგან... ნახევარ საათში რადიატორი გაცხელდება დაახლოებით 40 გრადუსამდე, ზაფხულში კიდევ უფრო მეტი იქნება. ნება მიეცით თავს დატრიალდეს.

ალი მაღლა ისვრის, მე პირადად არ მჭირდება ასეთი ცეცხლი, რამდენიმე ნახვრეტს დავფარავ, რომ უფრო ნელა დაიწვას.

ყველაფერს ახალს გავაკეთებ, საფუძვლად ავიღებ სტანდარტული ხის ჩიპს, რომელიც დამზადებულია თუნუქის ქილებიდან, მაგრამ დავამზადებ უფრო სქელი ლითონისგან და მართკუთხა ფორმის. ვიყიდი კარგ რადიატორს შესაბამისი ფორმის ქულერით და ვეცდები გავაკეთო დასაკეცი ვერსია, რომ ტარებისას ნაკლები ადგილი დაიკავოს.

სასმელი წყლის წარმოება Peltier მოდულის გამოყენებით

ნახევარგამტარული Peltier მაცივრები

თანამედროვე მაღალი ხარისხის ელექტრონული კომპონენტების მუშაობას, რომლებიც ქმნიან კომპიუტერების საფუძველს, თან ახლავს მნიშვნელოვანი სითბოს გამომუშავება, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ისინი მუშაობენ იძულებითი გადატვირთვის რეჟიმში. ასეთი კომპონენტების ეფექტური მუშაობისთვის საჭიროა ადეკვატური გაგრილების საშუალებები მათი მუშაობისთვის საჭირო ტემპერატურის პირობების უზრუნველსაყოფად. როგორც წესი, ოპტიმალური ტემპერატურული პირობების მხარდაჭერის ასეთი საშუალებებია გამაგრილებლები, რომლებიც დაფუძნებულია ტრადიციულ რადიატორებზე და ვენტილატორებით.

ასეთი ხელსაწყოების საიმედოობა და შესრულება მუდმივად უმჯობესდება მათი დიზაინის გაუმჯობესებით, უახლესი ტექნოლოგიების გამოყენებით და მათ შემადგენლობაში სხვადასხვა სენსორებისა და კონტროლის გამოყენებით. ეს შესაძლებელს ხდის ასეთი ხელსაწყოების ინტეგრირებას კომპიუტერულ სისტემებში, რაც უზრუნველყოფს მათი მუშაობის დიაგნოსტიკას და მართვას, რათა მიაღწიოს მაქსიმალურ ეფექტურობას კომპიუტერული ელემენტების მუშაობისთვის ოპტიმალური ტემპერატურის პირობების უზრუნველსაყოფად, რაც ზრდის საიმედოობას და ახანგრძლივებს მათი უპრობლემოდ პერიოდს. ოპერაცია.

ტრადიციული გამაგრილებლების პარამეტრები მუდმივად იხვეწება, თუმცა ბოლო დროს კომპიუტერულ ბაზარზე გამოჩნდა ელექტრონული ელემენტების გაგრილების ისეთი სპეციფიკური საშუალებები, როგორიცაა ნახევარგამტარული Peltier მაცივრები და მალევე გახდა პოპულარული (თუმცა სიტყვა ქულერი ხშირად გამოიყენება, სწორი ტერმინია Peltier-ის შემთხვევაში. ელემენტები არის ზუსტად მაცივარი).

Peltier-ის მაცივრები, რომლებიც შეიცავს სპეციალურ ნახევარგამტარულ თერმოელექტრულ მოდულებს, რომელთა მოქმედება ემყარება 1834 წელს აღმოჩენილ პელტიეს ეფექტს, უკიდურესად პერსპექტიული გამაგრილებელი მოწყობილობებია. ასეთი ინსტრუმენტები წარმატებით გამოიყენება მრავალი წლის განმავლობაში მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სხვადასხვა დარგში.

სამოციან და სამოცდაათიან წლებში შიდა ინდუსტრიამ განმეორებით სცადა საყოფაცხოვრებო მცირე ზომის მაცივრების წარმოება, რომელთა ექსპლუატაცია ეფუძნებოდა პელტიეს ეფექტს. ამასთან, არსებული ტექნოლოგიების არასრულყოფილება, დაბალი ეფექტურობის ღირებულებები და მაღალი ფასები არ აძლევდა საშუალებას ასეთ მოწყობილობებს დაეტოვებინათ კვლევითი ლაბორატორიები და სატესტო სკამები იმ დროს.

მაგრამ პელტიეს ეფექტი და თერმოელექტრული მოდულები მარტო მეცნიერების დაცულობა არ არის. ტექნოლოგიების გაუმჯობესების პროცესში საგრძნობლად შერბილდა მრავალი უარყოფითი მოვლენა. ამ მცდელობებმა გამოიწვია მაღალეფექტური და საიმედო ნახევარგამტარული მოდულები.

ბოლო წლებში ეს მოდულები, რომელთა მოქმედება დაფუძნებულია პელტიეს ეფექტზე, აქტიურად გამოიყენებოდა კომპიუტერების სხვადასხვა ელექტრონული კომპონენტების გასაგრილებლად. კერძოდ, მათი გამოყენება დაიწყეს თანამედროვე მძლავრი პროცესორების გასაგრილებლად, რომელთა მუშაობას თან ახლავს სითბოს გამომუშავების მაღალი დონე.

უნიკალური თერმული და ოპერაციული თვისებების წყალობით, თერმოელექტრული მოდულების საფუძველზე შექმნილი მოწყობილობები - Peltier მოდულები - საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ კომპიუტერული ელემენტების გაგრილების საჭირო დონეს განსაკუთრებული ტექნიკური სირთულეებისა და ფინანსური ხარჯების გარეშე. როგორც ელექტრონული კომპონენტების გამაგრილებელი, მათი მუშაობისთვის საჭირო ტემპერატურის პირობების შენარჩუნების ეს საშუალებები უკიდურესად პერსპექტიულია. ისინი კომპაქტური, მოსახერხებელი, საიმედო და ძალიან მაღალი ოპერაციული ეფექტურობაა.

განსაკუთრებით საინტერესოა ნახევარგამტარული მაცივრები, როგორც კომპიუტერულ სისტემებში ინტენსიური გაგრილების საშუალება, რომელთა ელემენტები დამონტაჟებულია და მუშაობს მძიმე იძულებით რეჟიმებში. ასეთი გადატვირთვის რეჟიმების გამოყენება ხშირად უზრუნველყოფს გამოყენებული ელექტრონული კომპონენტების მუშაობის მნიშვნელოვან ზრდას და, შესაბამისად, როგორც წესი, მთელ კომპიუტერულ სისტემას. ამასთან, კომპიუტერის კომპონენტების მუშაობა ასეთ რეჟიმებში ხასიათდება მნიშვნელოვანი სითბოს გამომუშავებით და ხშირად არის კომპიუტერული არქიტექტურის, ასევე არსებული და გამოყენებული მიკროელექტრონული ტექნოლოგიების შესაძლებლობების ზღვარზე. ასეთი კომპიუტერული კომპონენტები, რომელთა მუშაობას თან ახლავს მაღალი სითბოს გამომუშავება, არის არა მხოლოდ მაღალი ხარისხის პროცესორები, არამედ თანამედროვე მაღალი ხარისხის ვიდეო გადამყვანების ელემენტები და ზოგიერთ შემთხვევაში მეხსიერების მოდულის ჩიპები. ასეთი ძლიერი ელემენტები საჭიროებენ ინტენსიურ გაგრილებას მათი სწორი მუშაობისთვის, თუნდაც ნორმალურ რეჟიმებში და მით უმეტეს, გადატვირთვის რეჟიმებში.

Peltier მოდულები

Peltier-ის მაცივრებში გამოიყენება ჩვეულებრივი, ე.წ თერმოელექტრული მაცივარი, რომლის ექსპლუატაცია ეფუძნება პელტიეს ეფექტს. ამ ეფექტს ეწოდა ფრანგი საათის მწარმოებელი პელტიე (1785-1845), რომელმაც თავისი აღმოჩენა საუკუნენახევარზე მეტი ხნის წინ - 1834 წელს გააკეთა.

თავად პელტიერს ბოლომდე არ ესმოდა მის მიერ აღმოჩენილი ფენომენის არსი. ფენომენის ნამდვილი მნიშვნელობა რამდენიმე წლის შემდეგ 1838 წელს დაადგინა ლენცმა (1804-1865).

ლენცმა წყლის წვეთი ჩაყარა ბისმუტისა და ანტიმონის ორი ღეროს შეერთების ადგილას. როდესაც ელექტრული დენი გადიოდა ერთი მიმართულებით, წყლის წვეთი გაიყინა. როდესაც დენი გადადიოდა საპირისპირო მიმართულებით, შედეგად ყინული დნება. ამრიგად, დადგინდა, რომ როდესაც ელექტრული დენი გადის ორი გამტარის კონტაქტზე, ამ უკანასკნელის მიმართულებიდან გამომდინარე, ჯოულის სითბოს გარდა, გამოიყოფა ან შეიწოვება დამატებითი სითბო, რასაც პელტიეს სითბო ეწოდება. ამ ფენომენს Peltier-ის ფენომენი (Peltier effect) ეწოდება. ამრიგად, ეს არის ზიბეკის ფენომენის ინვერსია.

თუ დახურულ წრეში, რომელიც შედგება რამდენიმე ლითონისგან ან ნახევარგამტარებისგან, ლითონების ან ნახევარგამტარების საკონტაქტო წერტილებში ტემპერატურა განსხვავებულია, მაშინ წრეში ჩნდება ელექტრული დენი. თერმოელექტრული დენის ეს ფენომენი 1821 წელს აღმოაჩინა გერმანელმა ფიზიკოსმა ზებეკმა (1770-1831).

ჯოულ-ლენცის სითბოსგან განსხვავებით, რომელიც პროპორციულია დენის სიძლიერის კვადრატის (Q=R·I·I·t), პელტიეს სითბო პროპორციულია დენის სიძლიერის პირველი სიმძლავრისა და ცვლის ნიშანს, როდესაც მიმართულება ეს უკანასკნელი ცვლილებები. პელტიეს სითბო, როგორც ექსპერიმენტულმა კვლევებმა აჩვენა, შეიძლება გამოიხატოს ფორმულით:

Qп = П ·q

სადაც q არის გავლილი ელექტროენერგიის რაოდენობა (q=I·t), P არის ეგრეთ წოდებული პელტიეს კოეფიციენტი, რომლის მნიშვნელობა დამოკიდებულია შეხების მასალების ბუნებაზე და მათ ტემპერატურაზე.

Peltier სითბო Qп განიხილება დადებითად, თუ ის გამოიყოფა, და უარყოფითად, თუ ის შეიწოვება.

ბრინჯი. 1. პელტიეს სითბოს გაზომვის ექსპერიმენტის სქემა, Cu - სპილენძი, ბი - ბისმუტი.

პელტიეს სითბოს გაზომვის ექსპერიმენტის წარმოდგენილ დიაგრამაში, R (Cu+Bi) მავთულის კალორიმეტრებში ჩაშვებული იგივე წინააღმდეგობის შემთხვევაში, თითოეულ კალორიმეტრში გამოიყოფა იგივე ჯოული სითბო, კერძოდ, Q=R·I· მიხედვით. ის. Peltier სიცხე, პირიქით, დადებითი იქნება ერთ კალორიმეტრში, ხოლო მეორეში უარყოფითი. ამ სქემის შესაბამისად, შესაძლებელია Peltier სითბოს გაზომვა და Peltier კოეფიციენტების მნიშვნელობების გამოთვლა სხვადასხვა წყვილი გამტარებისთვის.

უნდა აღინიშნოს, რომ პელტიეს კოეფიციენტი მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. Peltier კოეფიციენტის ზოგიერთი მნიშვნელობა სხვადასხვა წყვილი ლითონებისთვის მოცემულია ცხრილში.

Peltier კოეფიციენტის მნიშვნელობები სხვადასხვა წყვილი ლითონებისთვის
რკინა-კონსტანტინი		სპილენძ-ნიკელი		ტყვია-მუდმივი
თ, კ	P, mV	თ, კ	P, mV	თ, კ	P, mV
273	13,0	292	8,0	293	8,7
299	15,0	328	9,0	383	11,8
403	19,0	478	10,3	508	16,0
513	26,0	563	8,6	578	18,7
593	34,0	613	8,0	633	20,6
833	52,0	718	10,0	713	23,4

Peltier კოეფიციენტი, რომელიც არის მასალების მნიშვნელოვანი ტექნიკური მახასიათებელი, ჩვეულებრივ არ იზომება, მაგრამ გამოითვლება ტომსონის კოეფიციენტით:

P = T

სადაც P არის პელტიეს კოეფიციენტი, a არის ტომსონის კოეფიციენტი, T არის აბსოლუტური ტემპერატურა.

პელტიეს ეფექტის აღმოჩენამ დიდი გავლენა მოახდინა ფიზიკის შემდგომ განვითარებაზე და შემდგომში ტექნოლოგიის სხვადასხვა დარგზე.

ასე რომ, ღია ეფექტის არსი შემდეგია: როდესაც ელექტრული დენი გადის სხვადასხვა მასალისგან დამზადებული ორი გამტარის კონტაქტში, მისი მიმართულებიდან გამომდინარე, ჯოულის სითბოს გარდა, გამოიყოფა ან შეიწოვება დამატებითი სითბო, რომელსაც პელტიერი ეწოდება. სითბო. ამ ეფექტის მანიფესტაციის ხარისხი დიდწილად დამოკიდებულია არჩეული გამტარების მასალებზე და გამოყენებულ ელექტრო რეჟიმებზე.

კლასიკური თეორია პელტიეს ფენომენს ხსნის იმით, რომ ელექტრონები დენით გადაცემული ერთი მეტალიდან მეორეზე აჩქარდება ან ნელდება მეტალებს შორის შიდა კონტაქტის პოტენციალის სხვაობით. პირველ შემთხვევაში, ელექტრონების კინეტიკური ენერგია იზრდება და შემდეგ გამოიყოფა სითბოს სახით. მეორე შემთხვევაში, ელექტრონების კინეტიკური ენერგია მცირდება და ენერგიის ეს დანაკარგი ივსება მეორე გამტარის ატომების თერმული ვიბრაციების გამო. შედეგად, გაციება ხდება. უფრო სრულყოფილი თეორია ითვალისწინებს არა პოტენციური ენერგიის ცვლილებას, როდესაც ელექტრონი ერთი მეტალიდან მეორეზე გადადის, არამედ მთლიანი ენერგიის ცვლილებას.

პელტიეს ეფექტი ყველაზე ძლიერად შეინიშნება p- და n-ტიპის ნახევარგამტარების გამოყენებისას. ელექტრული დენის მიმართულებიდან გამომდინარე, სხვადასხვა ტიპის ნახევარგამტარების - p-n- და n-p- შეერთების კონტაქტის გზით, ელექტრონებით (n) და ხვრელების (p) წარმოდგენილი მუხტების ურთიერთქმედების და მათი რეკომბინაციის გამო, ენერგია ან შეიწოვება. ან გაათავისუფლეს. ამ ურთიერთქმედების და წარმოქმნილი ენერგეტიკული პროცესების შედეგად, სითბო ან შეიწოვება ან გამოიყოფა. p- და n ტიპის ნახევარგამტარების გამოყენება თერმოელექტრო მაცივრებში ილუსტრირებულია ნახ. 2.

ბრინჯი. 2. p და n ტიპის ნახევარგამტარების გამოყენება თერმოელექტრო მაცივრებში.

p- და n-ტიპის ნახევარგამტარების დიდი რაოდენობით წყვილის გაერთიანება შესაძლებელს ხდის გაგრილების ელემენტების - შედარებით მაღალი სიმძლავრის პელტიეს მოდულების შექმნას. ნახევარგამტარული თერმოელექტრული Peltier მოდულის სტრუქტურა ნაჩვენებია ნახ. 3.

ბრინჯი. 3. Peltier მოდულის სტრუქტურა

Peltier მოდული არის თერმოელექტრული მაცივარი, რომელიც შედგება p- და n-ტიპის ნახევარგამტარებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში, რომლებიც ქმნიან p-n- და n-p შეერთებებს. თითოეულ ამ კვანძს აქვს თერმული კონტაქტი ორიდან ერთ-ერთ რადიატორთან. გარკვეული პოლარობის ელექტრული დენის გავლის შედეგად, Peltier მოდულის რადიატორებს შორის წარმოიქმნება ტემპერატურის სხვაობა: ერთი რადიატორი მუშაობს მაცივრის მსგავსად, მეორე რადიატორი თბება და ემსახურება სითბოს ამოღებას. ნახ. სურათი 4 გვიჩვენებს ტიპიური Peltier მოდულის გარეგნობას.

ბრინჯი. 4. Peltier მოდულის გარეგნობა

ტიპიური მოდული უზრუნველყოფს ტემპერატურის მნიშვნელოვან განსხვავებას რამდენიმე ათეული გრადუსით. გათბობის რადიატორის შესაბამისი იძულებითი გაგრილებით, მეორე რადიატორი - მაცივარი - საშუალებას აძლევს ადამიანს მიაღწიოს უარყოფით ტემპერატურას. ტემპერატურის სხვაობის გასაზრდელად შესაძლებელია პელტიერის თერმოელექტრული მოდულების კასკადური ჩართვა სათანადო გაგრილების უზრუნველსაყოფად. ეს საშუალებას იძლევა შედარებით მარტივი საშუალებებით მიიღოთ მნიშვნელოვანი ტემპერატურის განსხვავება და უზრუნველყოს დაცული ელემენტების ეფექტური გაგრილება. ნახ. სურათი 5 გვიჩვენებს სტანდარტული Peltier მოდულების კასკადური კავშირის მაგალითს.

ბრინჯი. 5. პელტიეს მოდულების კასკადური შეერთების მაგალითი

Peltier მოდულებზე დაფუძნებულ გამაგრილებელ მოწყობილობებს ხშირად უწოდებენ Peltier-ის აქტიურ მაცივრებს ან უბრალოდ Peltier-ის მაცივრებს.

Peltier მოდულების გამოყენება აქტიურ გამაგრილებლებში მათ მნიშვნელოვნად უფრო ეფექტურს ხდის ტრადიციულ რადიატორებსა და ვენტილატორების ბაზაზე დაფუძნებულ სტანდარტულ ტიპებთან შედარებით. თუმცა, Peltier მოდულებით გამაგრილებლების დიზაინისა და გამოყენების პროცესში აუცილებელია გავითვალისწინოთ რიგი სპეციფიკური მახასიათებლები, რომლებიც წარმოიქმნება მოდულების დიზაინიდან, მათი მუშაობის პრინციპიდან, თანამედროვე კომპიუტერული ტექნიკის არქიტექტურით და სისტემის ფუნქციონალობით. აპლიკაციის პროგრამული უზრუნველყოფა.

Peltier მოდულის სიმძლავრეს დიდი მნიშვნელობა აქვს, რაც, როგორც წესი, დამოკიდებულია მის ზომაზე. დაბალი სიმძლავრის მოდული არ უზრუნველყოფს გაგრილების საჭირო დონეს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს დაცული ელექტრონული ელემენტის გაუმართაობა, მაგალითად, პროცესორი მისი გადახურების გამო. თუმცა, ძალიან დიდი სიმძლავრის მქონე მოდულების გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს გაგრილების რადიატორის ტემპერატურის დაცემა ჰაერიდან ტენიანობის კონდენსაციის დონემდე, რაც საშიშია ელექტრონული სქემებისთვის. ეს იმიტომ ხდება, რომ წყალმა, რომელიც მუდმივად წარმოიქმნება კონდენსაციის შედეგად, შეიძლება გამოიწვიოს მოკლე ჩართვა კომპიუტერის ელექტრონულ სქემებში. აქ მიზანშეწონილია გავიხსენოთ, რომ თანამედროვე ბეჭდურ მიკროსქემის დაფებზე დენის გამტარ დირიჟორებს შორის მანძილი ხშირად მილიმეტრების წილადია. მიუხედავად ყველაფრისა, ეს იყო მძლავრი Peltier მოდულები, როგორც მაღალი ხარისხის გამაგრილებლების ნაწილი და შესაბამისი დამატებითი გაგრილების და ვენტილაციის სისტემები, რამაც საშუალება მისცა KryoTech-სა და AMD-ს ერთობლივი კვლევისას, ტრადიციული ტექნოლოგიით შექმნილი AMD პროცესორების გადატვირთვა 1-ზე მეტ სიხშირეზე. გიგაჰერცი, ანუ გაზარდეთ მათი მუშაობის სიხშირე თითქმის 2-ჯერ მუშაობის ნორმალურ რეჟიმთან შედარებით. და ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ შესრულების ეს დონე მიღწეული იქნა პროცესორის მუშაობის აუცილებელი სტაბილურობისა და საიმედოობის უზრუნველსაყოფად იძულებით რეჟიმებში. ისე, ასეთი ექსტრემალური გადატვირთვის შედეგი იყო მუშაობის რეკორდი 80x86 არქიტექტურისა და ინსტრუქციის სისტემით პროცესორებს შორის. და კომპანია KryoTech-მა კარგი ფული გამოიმუშავა თავისი გაგრილების ერთეულების ბაზარზე შეთავაზებით. შესაბამისი ელექტრონული კომპონენტებით აღჭურვილნი, ისინი მოთხოვნადი აღმოჩნდა, როგორც პლატფორმები მაღალი ხარისხის სერვერებისა და სამუშაო სადგურებისთვის. და AMD-მ მიიღო დადასტურება თავისი პროდუქციის მაღალი დონისა და მდიდარი ექსპერიმენტული მასალის შესახებ მისი პროცესორების არქიტექტურის შემდგომი გაუმჯობესებისთვის. სხვათა შორის, მსგავსი კვლევები ჩატარდა Intel Celeron, Pentium II, Pentium III პროცესორებთან, რის შედეგადაც მიიღეს შესრულების მნიშვნელოვანი ზრდა.

აღსანიშნავია, რომ პელტიეს მოდულები მუშაობისას შედარებით დიდ სითბოს გამოყოფენ. ამ მიზეზით, თქვენ უნდა გამოიყენოთ არა მხოლოდ ძლიერი ვენტილატორი, როგორც გამაგრილებლის ნაწილი, არამედ ზომები კომპიუტერის კორპუსის შიგნით ტემპერატურის შესამცირებლად, რათა თავიდან აიცილოთ კომპიუტერის სხვა კომპონენტების გადახურება. ამისათვის მიზანშეწონილია გამოიყენოთ დამატებითი ვენტილატორები კომპიუტერის კორპუსში, რათა უზრუნველყოთ სითბოს უკეთესი გაცვლა კეის გარეთ არსებულ გარემოსთან.

ნახ. სურათი 6 გვიჩვენებს აქტიური გამაგრილებლის გარეგნობას, რომელიც იყენებს Peltier ნახევარგამტარულ მოდულს.

ბრინჯი. 6. ქულერის გამოჩენა Peltier მოდულით

უნდა აღინიშნოს, რომ პელტიეს მოდულებზე დაფუძნებული გაგრილების სისტემები გამოიყენება არა მხოლოდ ისეთ ელექტრონულ სისტემებში, როგორიცაა კომპიუტერები. ასეთი მოდულები გამოიყენება სხვადასხვა მაღალი სიზუსტის მოწყობილობების გასაგრილებლად. პელტიეს მოდულებს მეცნიერებისთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს. უპირველეს ყოვლისა, ეს ეხება ფიზიკაში, ქიმიასა და ბიოლოგიაში ჩატარებულ ექსპერიმენტულ კვლევებს.

ინფორმაცია Peltier მოდულებისა და მაცივრების შესახებ, ასევე მათი გამოყენების მახასიათებლებისა და შედეგების შესახებ შეგიძლიათ იხილოთ ინტერნეტ საიტებზე, მაგალითად, შემდეგ მისამართებზე:

ოპერაციის მახასიათებლები

Peltier მოდულები, რომლებიც გამოიყენება როგორც კომპონენტები ელექტრონული კომპონენტების გაგრილებისთვის, ხასიათდება შედარებით მაღალი საიმედოობით და ტრადიციული ტექნოლოგიით შექმნილი მაცივრებისგან განსხვავებით, მათ არ აქვთ მოძრავი ნაწილები. და, როგორც ზემოთ აღინიშნა, მათი მუშაობის ეფექტურობის გასაზრდელად, ისინი აძლევენ კასკადის გამოყენებას, რაც შესაძლებელს ხდის დაცული ელექტრონული ელემენტების კორპუსების ტემპერატურის უარყოფით მნიშვნელობებამდე მიყვანას, თუნდაც მათი მნიშვნელოვანი გაფრქვევის სიმძლავრით.

თუმცა, აშკარა უპირატესობების გარდა, Peltier მოდულებს ასევე აქვთ მთელი რიგი სპეციფიკური თვისებები და მახასიათებლები, რომლებიც მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული გამაგრილებლების ნაწილად გამოყენებისას. ზოგიერთი მათგანი უკვე აღინიშნა, მაგრამ Peltier მოდულების სწორი გამოყენებისთვის ისინი უფრო დეტალურ განხილვას მოითხოვს. ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებლები მოიცავს შემდეგ ოპერაციულ მახასიათებლებს:

• Peltier მოდულები, რომლებიც გამოიმუშავებენ დიდი რაოდენობით სითბოს მათი მუშაობის დროს, საჭიროებენ ქულერში შესაბამისი რადიატორების და ვენტილატორების არსებობას, რომლებსაც შეუძლიათ ეფექტურად ამოიღონ ჭარბი სითბო გაგრილების მოდულებიდან. უნდა აღინიშნოს, რომ თერმოელექტრული მოდულები ხასიათდება შესრულების შედარებით დაბალი კოეფიციენტით (ეფექტურობით) და სითბოს ტუმბოს ფუნქციების შესრულებისას ისინი თავად წარმოადგენენ სითბოს მძლავრ წყაროებს. ამ მოდულების გამოყენება, როგორც კომპიუტერული ელექტრონული კომპონენტების გაგრილების საშუალებების ნაწილი, იწვევს ტემპერატურის მნიშვნელოვან ზრდას სისტემის ერთეულში, რაც ხშირად მოითხოვს დამატებით ზომებს და საშუალებებს კომპიუტერის კორპუსის შიგნით ტემპერატურის შესამცირებლად. წინააღმდეგ შემთხვევაში, კორპუსის შიგნით გაზრდილი ტემპერატურა უქმნის საოპერაციო სირთულეებს არა მხოლოდ დაცულ ელემენტებს და მათ გაგრილების სისტემას, არამედ კომპიუტერის დანარჩენ კომპონენტებსაც. ასევე ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ Peltier მოდულები შედარებით ძლიერ დამატებით დატვირთვას წარმოადგენს ელექტრომომარაგებისთვის. Peltier მოდულების მიმდინარე მოხმარების გათვალისწინებით, კომპიუტერის კვების წყაროს სიმძლავრე უნდა იყოს მინიმუმ 250 W. ყოველივე ეს იწვევს ATX დედაპლატების და ქეისების არჩევის მიზანშეწონილობას საკმარისი სიმძლავრის კვების წყაროებით. ამ დიზაინის გამოყენება აადვილებს კომპიუტერის კომპონენტებს ოპტიმალური თერმული და ელექტრული პირობების ორგანიზებას. აღსანიშნავია, რომ არსებობს Peltier-ის მაცივრები საკუთარი ელექტრომომარაგებით.
• Peltier მოდული, მისი გაუმართაობის შემთხვევაში, იზოლირებს გაცივებულ ელემენტს გამაგრილებელი რადიატორისგან. ეს იწვევს დაცული ელემენტის თერმული რეჟიმის ძალიან სწრაფ დარღვევას და მის სწრაფ უკმარისობას შემდგომი გადახურებისგან.
• დაბალი ტემპერატურა, რომელიც წარმოიქმნება Peltier-ის მაცივრების ჭარბი სიმძლავრის დროს, ხელს უწყობს ჰაერიდან ტენიანობის კონდენსაციას. ეს საფრთხეს უქმნის ელექტრონულ კომპონენტებს, რადგან კონდენსაციამ შეიძლება გამოიწვიოს კომპონენტებს შორის მოკლე ჩართვა. ამ საფრთხის აღმოსაფხვრელად მიზანშეწონილია გამოიყენოთ Peltier მაცივრები ოპტიმალური სიმძლავრით. მოხდება თუ არა კონდენსაცია დამოკიდებულია რამდენიმე პარამეტრზე. ყველაზე მნიშვნელოვანია: გარემოს ტემპერატურა (ამ შემთხვევაში ჰაერის ტემპერატურა კორპუსის შიგნით), გაციებული ობიექტის ტემპერატურა და ჰაერის ტენიანობა. რაც უფრო თბილია ჰაერი კორპუსის შიგნით და რაც უფრო მაღალია ტენიანობა, მით უფრო მაღალია ტენიანობის კონდენსაციის ალბათობა და შემდგომში კომპიუტერის ელექტრონული კომპონენტების გაუმართაობა. ქვემოთ მოცემულია ცხრილი, რომელიც ასახავს ტენიანობის კონდენსაციის ტემპერატურის დამოკიდებულებას გაცივებულ ობიექტზე, ტენიანობის და გარემოს ტემპერატურის მიხედვით. ამ ცხრილის გამოყენებით შეგიძლიათ მარტივად განსაზღვროთ არის თუ არა კონდენსაციის რისკი. მაგალითად, თუ გარე ტემპერატურაა 25°C და ტენიანობა 65%, მაშინ ტენიანობის კონდენსაცია გაცივებულ ობიექტზე ხდება მაშინ, როდესაც მისი ზედაპირის ტემპერატურა 18°C-ზე დაბალია.

ტენიანობის კონდენსაციის ტემპერატურა

ტენიანობა, %
ტემპერატურა გარემო, °C	30	35	40	45	50	55	60	65	70
30	11	13	15	17	18	20	21	23	24
29	10	12	14	16	18	19	20	22	23
28	9	11	13	15	17	18	20	21	22
27	8	10	12	14	16	17	19	20	21
26	7	9	11	13	15	16	18	19	20
25	6	9	11	12	14	15	17	18	19
24	5	8	10	11	13	14	16	17	18
23	5	7	9	10	12	14	15	16	17
22	4	6	8	10	11	13	14	15	16
21	3	5	7	9	10	12	13	14	15
20	2	4	6	8	9	11	12	13	14

ამ მახასიათებლების გარდა, აუცილებელია გავითვალისწინოთ რიგი სპეციფიკური გარემოებები, რომლებიც დაკავშირებულია Peltier თერმოელექტრული მოდულების გამოყენებასთან, როგორც გამაგრილებლების ნაწილი, რომლებიც გამოიყენება ძლიერი კომპიუტერების მაღალი ხარისხის ცენტრალური პროცესორების გასაგრილებლად.

თანამედროვე პროცესორების არქიტექტურა და ზოგიერთი სისტემური პროგრამა ითვალისწინებს ენერგიის მოხმარების ცვლილებას პროცესორებზე დატვირთვის მიხედვით. ეს საშუალებას გაძლევთ გააუმჯობესოთ მათი ენერგიის მოხმარება. სხვათა შორის, ეს ასევე გათვალისწინებულია ენერგიის დაზოგვის სტანდარტებით, რომლებიც მხარდაჭერილია თანამედროვე კომპიუტერების აპარატურასა და პროგრამულ უზრუნველყოფაში ჩაშენებული ზოგიერთი ფუნქციით. ნორმალურ პირობებში, პროცესორის მუშაობის ოპტიმიზაცია და მისი ენერგიის მოხმარება სასარგებლო გავლენას ახდენს როგორც თავად პროცესორის თერმული რეჟიმზე, ასევე მთლიან თერმულ ბალანსზე. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ ენერგომოხმარების პერიოდული ცვლილებების მქონე რეჟიმები შეიძლება არ იყოს თავსებადი გაგრილების საშუალებებთან Peltier მოდულების მქონე პროცესორებისთვის. ეს გამოწვეულია იმით, რომ არსებული Peltier მაცივრები ძირითადად შექმნილია უწყვეტი მუშაობისთვის. ამასთან დაკავშირებით, უმარტივესი Peltier მაცივრები, რომლებსაც არ გააჩნიათ კონტროლის საშუალებები, არ არის რეკომენდებული გაგრილების პროგრამებთან ერთად გამოყენებისთვის, როგორიცაა, მაგალითად, CpuIdle, ასევე Windows NT/2000 ან Linux ოპერაციული სისტემები.

თუ პროცესორი გადადის ენერგიის შემცირებული მოხმარების რეჟიმში და, შესაბამისად, სითბოს გაფრქვევაზე, შესაძლებელია პროცესორის კორპუსის და ბროლის ტემპერატურის მნიშვნელოვანი შემცირება. პროცესორის ბირთვის გადაჭარბებულმა გაგრილებამ შეიძლება გამოიწვიოს, ზოგიერთ შემთხვევაში, მისი მუშაობის დროებითი შეწყვეტა და შედეგად, კომპიუტერის მუდმივი გაყინვა. უნდა გვახსოვდეს, რომ Intel-ის დოკუმენტაციის შესაბამისად, მინიმალური ტემპერატურა, რომელზედაც გარანტირებულია სერიული Pentium II და Pentium III პროცესორების სწორი მუშაობა, ჩვეულებრივ არის +5 °C, თუმცა, როგორც პრაქტიკა გვიჩვენებს, ისინი კარგად მუშაობენ დაბალ ტემპერატურაზე.

ზოგიერთი პრობლემა ასევე შეიძლება წარმოიშვას მრავალი ჩაშენებული ფუნქციის მუშაობის შედეგად, მაგალითად, ის, რომელიც აკონტროლებს გამაგრილებელ გულშემატკივარს. კერძოდ, პროცესორის ენერგიის მართვის რეჟიმები ზოგიერთ კომპიუტერულ სისტემაში გულისხმობს გაგრილების ვენტილატორების სიჩქარის შეცვლას დედაპლატის ჩაშენებული აპარატურის მეშვეობით. ნორმალურ პირობებში, ეს მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს კომპიუტერის პროცესორის თერმულ მუშაობას. ამასთან, უმარტივესი Peltier მაცივრების გამოყენების შემთხვევაში, ბრუნვის სიჩქარის შემცირებამ შეიძლება გამოიწვიოს თერმული რეჟიმის გაუარესება პროცესორისთვის ფატალური შედეგით, მისი გადახურების გამო მოქმედი Peltier მოდულის მიერ, რომელიც, გარდა შესრულებისა. სითბოს ტუმბოს ფუნქციები, არის დამატებითი სითბოს ძლიერი წყარო.

უნდა აღინიშნოს, რომ, როგორც კომპიუტერული ცენტრალური პროცესორების შემთხვევაში, Peltier მაცივრები შეიძლება იყოს კარგი ალტერნატივა ვიდეო ჩიპსეტების გაგრილების ტრადიციული საშუალებებისთვის, რომლებიც გამოიყენება თანამედროვე მაღალი ხარისხის ვიდეო გადამყვანებში. ასეთი ვიდეო ჩიპსეტების მუშაობას თან ახლავს მნიშვნელოვანი სითბოს გამომუშავება და, როგორც წესი, არ ექვემდებარება უეცარ ცვლილებებს მათი მუშაობის რეჟიმებში.

ცვლადი ენერგიის მოხმარების რეჟიმებთან დაკავშირებული პრობლემების აღმოსაფხვრელად, რომლებიც იწვევენ ჰაერიდან ტენიანობის კონდენსაციას და შესაძლო ჰიპოთერმიას და ზოგიერთ შემთხვევაში დაცული ელემენტების გადახურებას, როგორიცაა კომპიუტერის პროცესორები, თავიდან უნდა აიცილოთ ასეთი რეჟიმები და ჩაშენებული ფუნქციების გამოყენება. თუმცა, როგორც ალტერნატივა, შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაგრილების სისტემები, რომლებიც უზრუნველყოფენ Peltier-ის მაცივრების ინტელექტუალურ კონტროლს. ასეთ ხელსაწყოებს შეუძლიათ გააკონტროლონ არა მხოლოდ ვენტილატორების მუშაობა, არამედ შეცვალონ თავად თერმოელექტრული მოდულების მუშაობის რეჟიმები, რომლებიც გამოიყენება როგორც აქტიური გამაგრილებლების ნაწილი.

იყო შეტყობინებები ექსპერიმენტების შესახებ Peltier-ის მინიატურული მოდულების პირდაპირ პროცესორის ჩიპებში ჩასმა, მათი ყველაზე კრიტიკული სტრუქტურების გასაგრილებლად. ეს გამოსავალი ხელს უწყობს უკეთეს გაგრილებას თერმული წინააღმდეგობის შემცირებით და შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს პროცესორების მუშაობის სიხშირე და შესრულება.

ელექტრონული ელემენტების ოპტიმალური ტემპერატურის პირობების უზრუნველსაყოფად სისტემების გაუმჯობესებაზე მუშაობა მიმდინარეობს მრავალი კვლევითი ლაბორატორიის მიერ. და Peltier თერმოელექტრული მოდულების გამოყენებით გაგრილების სისტემები უკიდურესად პერსპექტიულად ითვლება.

Peltier-ის მაცივრების მაგალითები

შედარებით ცოტა ხნის წინ, შიდა წარმოების Peltier მოდულები გამოჩნდა კომპიუტერულ ბაზარზე. ეს არის მარტივი, საიმედო და შედარებით იაფი ($7-$15) მოწყობილობები. როგორც წესი, გაგრილების ვენტილატორი არ შედის. მიუხედავად ამისა, ასეთი მოდულები საშუალებას გაძლევთ არა მხოლოდ გაეცნოთ პერსპექტიული გაგრილების საშუალებებს, არამედ გამოიყენოთ ისინი დანიშნულებისამებრ კომპიუტერული კომპონენტების დაცვის სისტემებში. აქ არის ერთ-ერთი ნიმუშის მოკლე პარამეტრები.

მოდულის ზომა (სურ. 7) - 40x40 მმ, მაქსიმალური დენი - 6 ა, მაქსიმალური ძაბვა - 15 ვ, ენერგიის მოხმარება - 85 ვტ-მდე, ტემპერატურის სხვაობა - 60 °C-ზე მეტი. მძლავრი ვენტილატორის მიწოდებით, მოდულს შეუძლია დაიცვას პროცესორი 40 ვტ-მდე ენერგიის გაფანტვით.

ბრინჯი. 7. მაცივრის PAP2X3B გარეგნობა

ბაზარზე არის შიდა Peltier მოდულების როგორც ნაკლები, ასევე უფრო ძლიერი ვერსიები.

უცხოური მოწყობილობების სპექტრი გაცილებით ფართოა. ქვემოთ მოცემულია მაცივრების მაგალითები, რომელთა დიზაინში გამოიყენება Peltier თერმოელექტრული მოდულები.

აქტიური Peltier მაცივრები Computernerd-ისგან

სახელი	მწარმოებელი/მიმწოდებელი	ვენტილატორის პარამეტრები	პროცესორი
PAX56B	კომპიუტერული მეცნიერი	ბურთულიანი	Pentium/MMX 200 MHz-მდე, 25 W
PA6EXB	კომპიუტერული მეცნიერი	ორმაგი ბურთულა, ტაქომეტრი	Pentium MMX 40 ვტ-მდე
DT-P54A	DesTech Solutions	ორმაგი ბურთის საკისარი	პენტიუმი
AC-P2	AOC ქულერი	ბურთის საკისარი	პენტიუმი II
PAP2X3B	კომპიუტერული მეცნიერი	3 ბურთიანი საკისარი	პენტიუმი II
STEP-UP-53X2	საფეხური თერმოდინამიკა	2 ბურთიანი საკისარი	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier	კომპიუტერული მეცნიერი	3 ბურთიანი, ტაქომეტრი	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier	კომპიუტერული მეცნიერი	3 ბურთიანი, ტაქომეტრი	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier	კომპიუტერული მეცნიერი	3 ბურთიანი, ტაქომეტრი	Pentium II, Celeron

PAX56B მაცივარი შექმნილია Intel, Cyrix და AMD-ის Pentium და Pentium-MMX პროცესორების გასაგრილებლად, რომლებიც მუშაობენ 200 MHz-მდე სიხშირეზე. თერმოელექტრული მოდული, რომლის ზომებია 30x30 მმ, საშუალებას აძლევს მაცივარს შეინარჩუნოს პროცესორის ტემპერატურა 63 °C-ზე დაბლა, 25 W ენერგიის გაფრქვევით და 25 °C გარე ტემპერატურით. გამომდინარე იქიდან, რომ პროცესორების უმეტესობა ნაკლებ ენერგიას ანაწილებს, ეს ქულერი საშუალებას გაძლევთ შეინარჩუნოთ პროცესორის ტემპერატურა გაცილებით დაბალი, ვიდრე ბევრი ალტერნატიული გამაგრილებელი, რომელიც დაფუძნებულია რადიატორებისა და ვენტილატორების საფუძველზე. PAX56B მაცივრის Peltier მოდული იკვებება 5V წყაროთი, რომელსაც შეუძლია მაქსიმუმ 1.5A მიწოდება. ამ მაცივრის ვენტილატორისთვის საჭიროა ძაბვა 12 ვ და დენი 0,1 ა (მაქსიმალური). PAX56B მაცივრის ვენტილატორის პარამეტრები: ბურთულა, 47.5 მმ, 65000 საათი, 26 დბ. ამ მაცივრის საერთო ზომაა 25x25x28,7 მმ. PAX56B მაცივრის სავარაუდო ფასი 35 დოლარია. მითითებული ფასი მოცემულია კომპანიის 2000 წლის შუა პერიოდის ფასთა ჩამონათვალის მიხედვით.

PA6EXB მაცივარი შექმნილია უფრო მძლავრი Pentium-MMX პროცესორების გასაგრილებლად, რომლებიც ანაწილებენ სიმძლავრეს 40 ვტ-მდე. ეს მაცივარი განკუთვნილია Intel-ის, Cyrix-ისა და AMD-ის ყველა პროცესორისთვის, რომელიც დაკავშირებულია Socket 5-ით ან Socket 7-ით. 5 B ძაბვაზე სტანდარტული კომპიუტერის კვების კონექტორის საშუალებით შეერთებით. PA6EXB მაცივრის საერთო ზომაა 60x60x52.5 მმ. ამ მაცივრის დამონტაჟებისას რადიატორსა და გარემოს შორის სითბოს კარგი გაცვლისთვის აუცილებელია მაცივრის ირგვლივ 10მმ-იანი ღია ადგილის უზრუნველყოფა ზევით და 2,5მმ გვერდებზე. PA6EXB მაცივარი უზრუნველყოფს პროცესორის ტემპერატურას 62,7 °C, სიმძლავრის გაფანტვით 40 W და გარე ტემპერატურა 45 °C. ამ მაცივარში შემავალი თერმოელექტრული მოდულის მუშაობის პრინციპის გათვალისწინებით, ტენიანობის კონდენსაციისა და მოკლე ჩართვების თავიდან აცილების მიზნით, აუცილებელია თავიდან იქნას აცილებული პროგრამების გამოყენება, რომლებიც პროცესორს ძილის რეჟიმში აყენებენ დიდი ხნის განმავლობაში. ასეთი მაცივრის სავარაუდო ფასი 65 დოლარია. მითითებული ფასი მოცემულია კომპანიის 2000 წლის შუა პერიოდის ფასთა ჩამონათვალის მიხედვით.

DT-P54A მაცივარი (ასევე ცნობილი როგორც Computernerd's PA5B) განკუთვნილია Pentium პროცესორებისთვის. თუმცა, ზოგიერთი კომპანია, რომელიც სთავაზობს ამ მაცივრებს ბაზარზე, ასევე ურჩევს მას Cyrix/IBM 6x86 და AMD K6 მომხმარებლებს. მაცივარში შემავალი რადიატორი საკმაოდ მცირეა. მისი ზომებია 29x29 მმ. მაცივარს აქვს ჩაშენებული ტემპერატურის სენსორი, რომელიც საჭიროების შემთხვევაში შეგატყობინებთ გადახურების შესახებ. ის ასევე აკონტროლებს Peltier ელემენტს. კომპლექტში შედის გარე მონიტორინგის მოწყობილობა. იგი ასრულებს ძაბვის მონიტორინგის ფუნქციებს და თავად Peltier ელემენტის მუშაობას, ვენტილატორის მუშაობას, ასევე პროცესორის ტემპერატურას. მოწყობილობა გამოიმუშავებს განგაშს, თუ Peltier ელემენტი ან ვენტილატორი გაუმართავია, თუ ვენტილატორი ტრიალებს საჭირო სიჩქარის 70%-ზე ნაკლებზე (4500 RPM) ან თუ პროცესორის ტემპერატურა 145°F-ზე (63°C) ამაღლდება. თუ პროცესორის ტემპერატურა მოიმატებს 100°F (38°C) ზემოთ, Peltier ელემენტი ავტომატურად ჩაირთვება, წინააღმდეგ შემთხვევაში ის გამორთვის რეჟიმშია. ეს უკანასკნელი ფუნქცია გამორიცხავს ტენიანობის კონდენსაციასთან დაკავშირებულ პრობლემებს. სამწუხაროდ, თავად ელემენტი ისე მჭიდროდ არის მიბმული რადიატორზე, რომ შეუძლებელია მისი განცალკევება მისი სტრუქტურის განადგურების გარეშე. ეს შეუძლებელს ხდის მის სხვა, უფრო მძლავრ რადიატორზე დაყენებას. რაც შეეხება ვენტილატორის, მისი დიზაინი ხასიათდება საიმედოობის მაღალი დონით და აქვს მაღალი პარამეტრები: მიწოდების ძაბვა - 12 V, ბრუნვის სიჩქარე - 4500 RPM, ჰაერის მიწოდების სიჩქარე - 6.0 CFM, ენერგიის მოხმარება - 1 W, ხმაურის მახასიათებლები - 30. დბ. ეს მაცივარი საკმაოდ ეფექტური და სასარგებლოა გადატვირთვისთვის. თუმცა, პროცესორის გადატვირთვის ზოგიერთ შემთხვევაში, თქვენ უბრალოდ უნდა გამოიყენოთ დიდი რადიატორი და კარგი გამაგრილებელი. ამ მაცივრის ფასი $39-დან $49-მდეა. მითითებული ფასი მოცემულია 2000 წლის შუა პერიოდის მდგომარეობით რამდენიმე კომპანიის ფასთა ჩამონათვალის მიხედვით.

AC-P2 მაცივარი განკუთვნილია Pentium II პროცესორებისთვის. კომპლექტში შედის 60 მმ ქულერი, რადიატორი და 40 მმ Peltier ელემენტი. ის არ არის შესაფერისი Pentium II პროცესორებისთვის 400 MHz და უფრო მაღალი, რადგან SRAM მეხსიერების ჩიპები პრაქტიკულად არ არის გაცივებული. სავარაუდო ფასი 2000 წლის შუა პერიოდისთვის არის $59.

მაცივარი PAP2X3B (ნახ. 8) მსგავსია AOC AC-P2. მას ემატება ორი 60 მმ ქულერი. SRAM მეხსიერების გაგრილების პრობლემები გადაუჭრელი რჩება. აღსანიშნავია, რომ მაცივრის გამოყენება არ არის რეკომენდებული გაგრილების პროგრამებთან ერთად, როგორიცაა, მაგალითად, CpuIdle, ასევე Windows NT ან Linux ოპერაციული სისტემებით, რადგან პროცესორზე ტენიანობის კონდენსაცია სავარაუდოა. სავარაუდო ფასი 2000 წლის შუა პერიოდისთვის არის $79.

ბრინჯი. 8. მაცივრის PAP2X3B გარეგნობა

STEP-UP-53X2 მაცივარი აღჭურვილია ორი ვენტილატორით, რომლებიც ატარებენ დიდი რაოდენობით ჰაერს რადიატორში. სავარაუდო ფასი 2000 წლის შუა პერიოდისთვის: $79 (Pentium II), $69 (Celeron).

Bcool სერიის მაცივრები Computernerd-ისგან (PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier, PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier, PAP2CX3B-10S, BCool-EST PC-Peltier) განკუთვნილია Pentium II და Celeron პროცესორებისთვის, რომლებიც წარმოდგენილია მსგავსი მახასიათებლებით. შემდეგ ცხრილში.

BCool სერიის მაცივრები

ელემენტი		PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier	PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier							PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier
რეკომენდებული პროცესორები		Pentium II და Celeron
გულშემატკივართა რაოდენობა		3
ცენტრალური ვენტილატორის ტიპი		ბურთის საკისარი, ტაქომეტრი (12 V, 120 mA)
გულშემატკივართა ცენტრის ზომა		60x60x10 მმ
გარე ვენტილატორის ტიპი		ბურთის საკისარი	ბურთულა, ტაქომეტრი							ბურთულიანი, თერმისტერი
გარე ვენტილატორის ზომა		60x60x10 მმ	60x60x25 მმ
ძაბვა, დენი		12 V, 90 mA	12 V, 130 mA							12 V, 80-225 mA
ვენტილატორის მთლიანი დაფარვის არეალი		84,9 სმ 2
მთლიანი დენი გულშემატკივრებისთვის (ძალა)		300 mA (3.6 W)	380 mA (4,56 W)							280-570 mA (3.36-6.84 W)
ქინძისთავების რაოდენობა გამათბობელზე (ცენტრი)		63 გრძელი და 72 მოკლე
ქინძისთავების რაოდენობა გამათბობელზე (თითოეული კიდე)		45 გრძელი და 18 მოკლე
ქინძისთავების საერთო რაოდენობა გამათბობელზე		153 გრძელი და 108 მოკლე
რადიატორის ზომები (ცენტრი)		57x59x27 მმ (თერმოელექტრული მოდულის ჩათვლით)
რადიატორის ზომები (თითოეული კიდე)		41x59x32 მმ
რადიატორის ზოგადი ზომები		145x59x38 მმ (თერმოელექტრული მოდულის ჩათვლით)
მაცივრის ზოგადი ზომები		145x60x50 მმ	145x60x65 მმ
მაცივრის წონა		357 გრამი	416 გრამი							422 გრამი
გარანტია		5 წელი
სავარაუდო ფასი (2000)		$74.95	$79.95							$84.95

აღსანიშნავია, რომ BCool მაცივრების ჯგუფში ასევე იქნება ისეთი მოწყობილობები, რომლებსაც აქვთ მსგავსი მახასიათებლები, მაგრამ არ გააჩნიათ Peltier ელემენტები. ასეთი მაცივრები ბუნებრივად უფრო იაფია, მაგრამ ასევე ნაკლებად ეფექტური, როგორც კომპიუტერის კომპონენტების გაგრილების საშუალება.

ამ სტატიის მომზადებისას გამოყენებული იქნა მასალები წიგნიდან "კომპიუტერი: პარამეტრები, ოპტიმიზაცია და გადატვირთვა". მე-2 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი, - პეტერბურგი: BHV - პეტერბურგი. 2000. - 336გვ.