Hoe kunnen we helpen?
Standaard Peltier-elementen
Deze tekst is automatisch vertaald.
Wetenswaardigheden over Peltier-elementen
-
Wat zijn Peltier-elementen?
-
Hoe werken Peltier-elementen?
-
Hoe moeten Peltier-elementen opgebouwd?
-
Wat zijn de voor- en nadelen hebben Peltier-elementen?
-
Welke typen Peltier-elementen zijn er?
-
Waarvoor kunnen Peltier-elementen gebruiken?
-
Wat is bij de toepassing van Peltier-elementen gaat?
Wat zijn Peltier-elementen?
Peltier-elementen zijn elektrische componenten, die zonder mechanisch bewegende delen warmte van de ene kant naar de andere kunt transporteren. U hebben inmiddels in veel gebieden van de techniek als koelelement of temperatuur stabilisatie bewezen. Peltier-elementen worden internationaal ook als "Thermoelektrische koeler", de afkorting voor "TEC" genoemd.
Hoe werken Peltier-elementen?
De Franse wetenschappers Jean Peltier-publizierte 1834 een artikel over zijn elektrische experimenten met contactpunten van verschillende metalen. Als hij de twee uiteinden van een bismut-drahtes met koperen draden verband en deze op een batterij anschloss, om stroom te laten vloeien, presenteerde hij dat deze zich voor de contactpersoon verwarmd en de andere afkoelt . Bij omkeren van de stroom keert ook de verwarmings- en afkoeling effect van beide contacten om. De oorzaak van dit effect was eerst niet bekend. Pas nadat de wetmatigheden van de thermoelektronica ontdekt waren was er een verklaring. Het gaat om energetische compensatie processen vrije ladingdragers (elektronen, gaten) op de contactpunten die afhankelijk van het materiaal op verschillende energienieveaus bevinden. Voor de sprong naar een hoger energieneiveau onttrekt van ladingen de omgeving energie in de vorm van warmte. Bij een val op een lager niveau geeft van ladingen energie in de vorm van warmte af. Er ontstaat een stroom-afhankelijke temperatuurverschil .
Al 15 jaar eerder had de pruisische wetenschappers Johann Seebeck met een vergelijkbaar experiment ontdekt dat tussen de beide koperen draden een elektrische spanning ontstaat, als een van de beide contactpunten wordt verwarmd. Zowel de "Peltier-effect" als de "Seebeck-effect" , de bij thermo-elementen wordt gebruikt, zijn al lang bekend, lieten zich maar pas met de ontwikkeling van moderne technologieën praktisch gebruiken. Omdat Peltier-elementen en thermo-elementen vergelijkbaar opgebouwd zijn, kan met een Peltier-element ook een elektrische spanning produceren door het een zijde wordt verhit, de andere wordt afgekoeld .
1: koude-pagina
2: keramische plaat
3: N-halfgeleider
4: P-halfgeleider
5: hete pagina
6: koper bruggen
Uitvoert opbouw van moderne Peltier-elementen. De ladingen worden aan de contactpunten naar een hoger (onder) resp. laag energieniveau (boven) gebracht en nemen daarom onder warmte op en geef bovenstaande weer uit.
Hoe moeten Peltier-elementen opgebouwd?
Moderne Peltier-elementen (afbeelding 1 en 2) bestaan uit contacten tussen koper en de halve geleidende legering bismuttellurit (Bi2te3) of siliziumgermanium (SiGe). Dit materiaal heeft de vorm van kleine kubus "Dices", de via koper bruggen met elkaar worden verbonden. Het geheel is op een aluminiumoxide keramisch substraat bevestigd. Ook de bovenkant wordt van een keramische schijf bedekt . De verschillende N- of P-pakket maakt de serieschakeling van een grote aantal van dergelijke elementen, zodat zich aan de beide zijden van de plaatsing van veel contact plaatsen bevinden, die bij elektrische stroom doorheen afkoelen of opwarmen. Aan de zijkant zijn de draden voor de stroomaansluiting naar buiten geleid. De N- en P-dotierten "Dices" zijn afwisselend met koperen bruggen verbonden .
1: koude-pagina
2: keramische plaat
3: N-halfgeleider
4: P-halfgeleider
5: hete pagina
6: koper bruggen
Wat zijn de voor- en nadelen hebben Peltier-elementen?
Peltier-elementen hebben geen mechanisch bewegende onderdelen en kunnen in de kleinste ruimte te koelen of verwarmen. De te transporteren warmte en zodat de koelcapaciteit kan met de stroom precies doseren. Nadelig is het lage rendement in vergelijking met het klassieke koelsysteem dat veel meer ruimte hoeft en met compressoren werkt en een koelmiddel nodig. Peltier-elementen beperken zich daarom op toepassingen met geringe warmtetransport vermogen in watt deelvenster .
Welke typen Peltier-elementen zijn er?
Dit Peltier-element van TRUE COMPONENTS heeft een koelvermogen van 106 W en is slechts 2,8 mm hoog.
Standaard Peltier-elementen zijn doorgaans in vierkante sandwich vorm (zie afb. 3) opgebouwd en worden in verschillende afmetingen van enkele centimeters kantlengte gemaakt. De bedrijfsspanning hangt af van de hoeveelheid van de dices af en ligt tussen enkele en enkele tien volt .
Het koelvermogen, de Peltier-elementen kunnen produceren, liggen op het gebied van enkele watt tot ongeveer 100 Watt .
De maximaal bereikbare temperatuurverschil tussen warme en koude van de Peltier-element bedraagt ongeveer 70 K.
Waarvoor kunnen Peltier-elementen gebruiken?
Peltier-elementen vindt u vandaag de dag in konsum goederen als bijv. thermo-elektrische koel reservoirs , mini koelkasten of luchtontvochtigers . In de techniek kunt u gebruik maken van Peltier-elementen bijv. voor de koeling van lasers of van optische sensoren om de beeldruis te verminderen. Ook als een deel van de koeler met de computer chips, bijv. de CPU, hebben zich Peltier-elementen vanwege zijn compacte constructie bewezen.
De temperatuurafhankelijke trilfrequentie van kwarts generatoren kan met behulp van Peltier elementen onafhankelijk van de omgeving temperatuur constant houden, want zij kunnen afhankelijk van de stroomrichting verwarmen of koelen. In het laboratorium kunnen met behulp van Peltier elementen de temperaturen bijv. van vloeistoffen nauwkeurig en reproduceerbaar instellen. In de analysetechniek kan met behulp van Peltier elementen de exacte temperering uitvoeren.
Voor de optimale aansturing van Peltier elementen is een speciale controller geheel ter beschikking. De bijbehorende display eenheid toont o.a. Werkelijke en ingestelde temperaturen en verwarmings- en de koelfunctie aan. Met deze accessoire kunnen bijv. Laboratorium- en meetinstallaties met nauwkeurige instelling en regeling van de temperatuur opbouwen.
Wat is bij de toepassing van Peltier-elementen gaat?
Peltier-elementen moeten worden aangebracht zodat u aan de ene kant warmte opnemen en aan de andere kant kunnen leveren . Als de warmte op een van beide zijden vasthoudt, verslechtert de rendement de temperatuurdaling. Nodig is flachenschlussige montage met weinig warmte overgangsweerstand.
Aan de contactvlakken moet daarom vóór de montage koelpasta aangebracht. Aan de warme kant moet de afvoer van de warmte ongehinderd mogelijk en moet dan bij grotere prestaties met een groot koellichaam en, indien nodig, met een ventilator worden ondersteund.
- De gegevens die in de bladeren aangegeven elektrische grenswaarden imax en Umax mogen niet worden overschreden.
- Peltier-elementen die in bepaalde toepassingen vaak in- en ausgeschaltetet worden, moeten een grote thermische cyclusvastheid vertonen.
- De gangbare Peltier-elementen zijn RoHS-conform.