Термоэлектрический модуль. Устройство термоэлектрического модуля.

Термоэлектрические модули (ТЭМ) могут применяться как для целей генерации электроэнергии, так и для целей охлаждения. Устройство генераторных и холодильных модулей сходно, равно как и природа протекающих в них физических процессов. Основные различия касаются технологии сборки модулей и состава полупроводникового вещества. Устройство термоэлектрического модуля достаточно рассмотреть на примере холодильного ТЭМ.

В основе работы термоэлектрического модуля лежит эффект, открытый французским часовщиком Жаном Пельтье в 1834г:
При протекании постоянного электрического тока в цепи, состоящей из разнородных проводников, в местах контактов проводников поглощается или выделяется, в зависимости от направления тока, теплота. Количество теплоты пропорционально току, проходящему через проводники

Единичным элементом термоэлектрического модуля является термопара, включающая в себя одну ветвь p-типа и одну ветвь n-типа. Ветви соединяются между собой при помощи коммутационной пластины из меди. В качестве материала ветвей традиционно используются полупроводники на основе висмута, теллура, сурьмы, селена.

термоэлектрический модуль

Термоэлектрический модуль представляет собой совокупность термопар, электрически соединенных, как правило, последовательно. Термопары помещаются между двух плоских керамических пластин на основе оксида алюминия. Количество термопар может изменяться в широких пределах (от нескольких до сотен пар), что позволяет создавать ТЭМ практически любой холодильной мощности - от десятых долей до сотен ватт.

В результате прохождения постоянного электрического тока между сторонами ТЭМ образуется перепад температур: одна пластина (холодная) охлаждается, а другая (горячая) нагревается. С горячей стороны ТЭМ необходимо обеспечить эффективный отвод тепла в окружающую среду, например, с помощью радиатора. Тогда на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на десятки градусов ниже температуры окружающей среды. Степень охлаждения будет пропорциональной величине тока. При смене полярности постоянного тока горячая и холодная пластины меняются местами.