0077

czenia. W celu uzyskania takiego efektu stosuje się do chłodzenia elementów i urządzeń elektronicznych systemy oparte o obiegi termodynamiczne sprężarkowe lub absorbcyjne, a także urządzenia termoelektryczne, wyko-, rzystujące efekt Peltiera. Urządzenia termoelektryczne nie mają części ruchomych, charakteryzują się niezawodną, długotrwałą pracą, nie wymagają bieżącej kontroli i konserwacji. Urządzenia te mogą pracować w dowolnym położeniu przy działaniu obciążeń statycznych i dynamicznych, a ich podstawową zaletą jest możliwość odprowadzania ciepła z dowolnego miejsca w sposób ściśle kontrolowany.

6.5.4.1. Działanie termoelementu

Podstawowym składnikiem urządzenia termoelektrycznego jest termoelement. Składa się on z dwóch prostopadłościennych lub walcowych szeregowo połączonych elektrod, wykonanych z materiałów półprzewodnikowych. Jedna elektroda jest wykonana z półprzewodnika o przewodnictwie elektronowym (n), a druga z półprzewodnika o przewodnictwie dziurowym (p). Elementy połączone są ze sobą za pomocą płytek miedzianych i odpowiednich spoin, tworzących złącze obu e-lektrod. Działanie termoelementu polega na tym, że przy przepływie prądu stałego w określonym kierunku przez złącza jedno z nich będzie pochłaniało ciepło (złącze zimne), a drugie będzie wydzielało ciepło (złącze ciepłe) — rys. 6.83.

Ilość pochłanianego ciepła przez złącze zimne jest proporcjonalna do natężenia przepływającego prądu, czasu jego przepływu i własności fizycznych materiałów, z których wykonane są elektrody półprzewodnikowe. Opisane zjawisko nosi nazwę efektu Peltiera, a ciepło pochłaniane na złączu zimnym nazywane jest ciepłem Peltiera. Jego wielkość określa równanie:

P_p = («„ + «_P) l T_z [W]    (6-94)

gdzie:

tfn, g_p — współczynniki Seebecka materiałów obu elektrod [V/KJ; często przyjmuje się a_n — cip czyli a_n + + g_p = 2a;

1    — prąd płynący przez termoelement

[A],

1_Z — temperatura złącza zimnego [K].

Ponieważ elektrody półprzewodnikowe mają określone przewodnictwo cieplne, a pomiędzy złączem zimnym i ciepłym istnieje różnica temperatur, więc następuje ruch strumienia ciepła przewodzenia w kierunku złącza zimnego, częściowo kompensując ciepło pochłonięte. Ciepło przewodzenia wyniesie:

'^V~[r„x ^+		(6-95)
gdzie: AT = Tc ~ Tz	— różnica temperatur	złącza
	ciepłego i zimnego	[KJ,
Rnr; RpT	— oporności cieplne elemen-
	tów półprzewodnikowych
	[K/W],

L — wysokość [cm],

przy czym: Rt =

F — powierzchnia przekroju poprzecznego [cm²], X — współczynnik przewodzenia ciepła elementów półprzewodnikowych [W/cmK]. Równocześnie przepływający przez termoelement prąd powoduje wydzielanie się ciepła Joule’a:

P = IHRnE + R_pe) [W]    (6-96)

w zależności tej:

I    — prąd- płynący przez termoele

ment [A],

Rue\ R_pe — rezystancje elektryczne elementów półprzewodnikowych [Q]. Podobnie jak wyżej:

d — przewodność elektryczna elementów półprzewodnikowych

6.5. INTENSYWNE ODPROWADZAN1E CIEPŁA    251