المان خنک کننده TEC:
تاریخچه
درسال 1834 شخصی به نام چارلز پلتیر کشف کرد که عبور جریان اکتریکی از بین اتصال دو فلز با جنس مخالف می تواند منجر به تغییرات دمایی شود. این پدیده به ”اثر پلتیر“ شهرت یافت.بعد ها دانشمندی به نام LENZ EMILدریافت که عبور جریان از اتصال دو فلز بیسموت-آنیموان می تواند تغییرات دمایی در حد
یخ زدن آب به وجود بیاورد.و همچنین تغییر جهت جریان می تواند یخ به وجود آمده را ذوب کند
ماژول ها از قطعات نیمه هادی تشکیل شده اند که به ترتیب در بین دو صفحه سرامیکی قرار گرفته اند . ماژول های TECدو سیم دارند که وقتی ولتاژ به دو سر آن ها اعمال می شود باعث ایجاد اختالف دما بین دو صفحه ماژول می شود به طوری که یک طرف به شدت سرد و طرف دیگر کامال گرم می شود .اگر پلاریته ولتاژ بین این دو سیم برعکس شود اختالف دما نیز برعکس می شود . یعنی صفحه ای که سرد بود گرم و صفحه ای که گرم بود سرد می شود
مزایای المان‌های خنک کننده:
-
نشتی گاز ندارند
-
نگهداری ارزان
-
عمر طوالنی
-
قابل کنترل
-
سازگار با شرایط محیطی مختلف
-
رسیدن به دماهای خیلی پایین‌تر از دمای محیط
-
دستگاه‌هایی که با ماژول‌های TECسرما تولید می‌کنند نسبت به یخچال‌ها نیاز به کمپرسور ندارند به همین دلیل کم‌حجم هستند و وزن پایینی دارند.
-
نیمه‌هادی در صفر کلوین مانند یک عایق عمل می‌کند. با افزایش دما نیز به عنوان یک رسانا کار می‌کند.
-
به دلیل خصوصیات الکتریکی استثنایی، نیمه هادی ها را می‌توان با آلاییدن (افزودن ناخالصی) اصلاح کرد و قطعات نیمه‌هادی را برای تبدیل انرژی، سوئیچ کردن و تقویت‌کنندگی مناسب ساخت.
معایب‌المان‌خنک‌کنندهTEC:
-
مصرف‌انرژی‌باال‌و‌راندمان‌پایین
-
توانایی‌محدودی‌در‌تبدیل‌گرما‌دارند
-
المان‌های‌خنک‌کننده
-
ولتاژ بیش از 1۲ ولت را تحمل نمی‌کند
پارامترهای‌مهم
کاربردTEC:
ماژول Peltierدر نگهداری مواد غذایی، صنعت پزشکی، تهویه
هوا، خنک کننده آب و صنایع الکترونیک، مخابرات، کنترل دمای اجزا و قطعات بحرانی ماشین‌ها، تولید تراشه‌های مجتمع،تجهیزات لیزر، حمل و نقل، صنایع فضایی مورد استفاده قرار می گیرد.
مهم‌ترین‌کاربرد‌المان‌پلتیر‌در‌خنک‌کردن‌سیستم‌هایی‌مانند CPUمی‌باشد
المان‌های‌خنک‌کننده‌با‌ولتاژDCیا‌مستقیم‌کار‌می‌کند
نیمه هادی ها:
نیمه هادی در واقع یک ماده است که بیشتر از یک عایق )مانند شیشه( اما کم تر از یک هادی خالص)مانند مس یا آلومینیوم( برق را انتقال می دهد ومعموال‌از‌سیلیکون‌تشکیل‌شده‌است
یا ماده ای است که در حالت عادی عایق باشد ولی با افزون مقداری ناخالصی قابلیت هدایت الکتریکی پیدا کند
نیمه هادی‌ها پایه علم الکترونیک محسوب می‌شوند و ساخت بسیاری از قطعات الکترونیکی مانند: دیودها، ترانزیستور است
منظور از ناخالصی عنصر یا عناصر دیگری است غیر از عنصر اصلی یا پایه
نوار هدایت:
این نوار پایین‌ترین نوار است که شامل سطوح انرژی حامل‌های بار مثبت (حفره‌ها) یا منفی (الکترون‌های آزاد) است. نوار هدایت دارای الکترون‌های رسانا و در نتیجه جریان است. باند هدایت دارای سطح انرژی بالایی است و به طور کلی خالی است. نوار هدایت در نیمه هادی ها الکترون‌ها را از نوار ظرفیت می‌پذیرد.
نوار ظرفیت:
نوار انرژی سطوح انرژی الکترون‌های ظرفیت به عنوان نوار ظرفیت شناخته می‌شود. این نوار بالاترین نوار انرژی است. در مقایسه با عایق‌ها، نوار ممنوعه در نیمه هادی ها کوچک‌تر است. این امر موجب می‌شود الکترون‌های نوار ظرفیت با دریافت هرگونه انرژی خارجی به نوار هدایت بپرند.
چرا مقاومت نیمه هادی ها با دما کاهش می‌یابد؟
تفاوت مقاومت بین هادی‌ها و نیمه هادی ها به دلیل تفاوت آن‌ها در تراکم حامل بار است. مقاومت نیمه هادی ها با دما کاهش می‌یابد، زیرا تعداد حامل‌های بار با افزایش دما به سرعت افزایش می‌یابد؛ یعنی ضریب دمای منفی.
حرکت الکترون‌ها و حفره‌ها:
در یک نیمه‌هادی، تحرک الکترون‌ها از حفره‌ها بیشتر است. این عمدتاً به دلیل ساختارهای مختلف باند و ساز و کارهای پراکندگی آن‌ها است.
الکترون‌ها در باند هدایت حرکت می‌کنند در حالی که حرکت حفره‌ها در باند ظرفیت است. هنگامی که یک میدان الکتریکی اعمال می‌شود، حفره‌ها به دلیل تحرک محدودی که دارند، نمی‌توانند مانند الکترون آزادانه حرکت کنند. جابه‌جایی الکترون‌ها از لایه‌های داخلی آن‌ها به لایه‌های بالاتر منجر به ایجاد حفره‌هایی در نیمه هادی ها می‌شود. از آنجا که حفره‌ها از طریق هسته در معرض نیروی اتمی بیشتری نسبت به الکترون هستند، تحرک کمتری دارند.
تحرک بیشتر ذرات در یک نیمه‌هادی :
-
جرم موثر ذرات کمتر باشد.
-
زمان بین رخدادهای پراکندگی بیشتر باشد.
