Полупроводниковые холодильники Пельтье. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электричество для начинающих

 Комментарии к статье

Работа современных высокопроизводительных электронных компонентов, составляющих основу компьютеров, сопровождается значительным тепловыделением, особенно в режимах разгона. Эффективная работа таких компонентов требует соответствующих средств охлаждения. Как правило, такими средствами являются традиционные радиаторы и вентиляторы.

Их параметры непрерывно улучшаются, тем не менее на компьютерном рынке появились и стали популярными такие средства охлаждения, как полупроводниковые холодильники Пельтье.

В 60-е и 70-е годы промышленность СССР предпринимала попытки выпуска бытовых малогабаритных холодильников Пельтье. Однако несовершенство существовавших технологий, низкий КПД и высокие цены не позволили в те времена подобным устройствам покинуть лаборатории.

Выпускаемые в настоящее время модули Пельтье благодаря своим уникальным тепловым и эксплуатационным свойствам позволяют достичь необходимого уровня охлаждения компьютерных элементов без больших финансовых затрат.

Конструкция. Наиболее сильно эффект Пельтье наблюдается в случае использования полупроводников р- и n-типа проводимости. В зависимости от направления электрического тока через контакт полупроводников разного типа p-n и n-p переходов вследствие рекомбинации зарядов энергия либо поглощается, либо выделяется (рис.1).

Объединение большого количества пар полупроводников р- и n-типа позволяет создавать охлаждающие элементы - модули Пельтье сравнительно большой мощности. Структура такого модуля показана на рис.2.

В результате прохождения электрического тока определенной полярности образуется перепад температур между радиаторами модуля Пельтье: один радиатор работает как холодильник, другой радиатор нагревается и служит для отвода тепла. Внешний вид типового модуля Пельтье показан на рис.3.

Типовый модуль обеспечивает значительный температурный перепад, который составляет несколько десятков градусов. Для увеличения разности температур возможно каскадное включение модулей (рис.4). Устройства охлаждения на основе модулей Пельтье, часто называют активными холодильниками Пельтье или кулерами Пельтье.

Большое значение имеет мощность модуля Пельтье, которая зависит от его размера. Модуль малой мощности не обеспечивает необходимое охлаждение защищаемого электронного элемента (например, процессора). В то же время модуль слишком большой мощности может охладить элемент до уровня конденсации влаги из воздуха, что опасно для электронных цепей (может привести к коротким замыканиям в схеме).

Необходимо отметить, что модули Пельтье в процессе своей работы выделяют сравнительно большое количество тепла. По этой причине необходимо применять не только мощный вентилятор в составе кулера, но и меры по снижению температуры внутри корпуса компьютера для предупреждения перегрева остальных компонентов компьютера. На рис.5 показан внешний вид активного кулера, в составе которого использован полупроводниковый модуль Пельтье.

Особенности эксплуатации модулей Пельтье следующие:

1) Выделение большого количества тепла требует наличия в составе кулера соответствующих радиатора и вентилятора. Модули Пельтье имеют сравнительно низкий КПД и являются поэтому мощными источниками тепла. Кроме того, эти модули являются мощной дополнительной нагрузкой для блока питания. Мощность блока питания в компьютере приходится поднимать до 250 Вт. А это приводит к необходимости разделить блок питания на несколько блоков.

2) В случае выхода из строя модуль Пельтье изолирует охлаждаемый элемент от радиатора кулера. Это приводит к быстрому нарушению теплового режима защищаемого элемента и выходу его из строя из-за перегрева.

3) Низкие температуры, возникающие в процессе работы холодильников Пельтье избыточной мощности, способствуют конденсации влаги из воздуха. В табл.1 приведена температура конденсации влаги при различной влажности воздуха и температуре окружающей среды.

Таблица 1

Обратите внимание, что при влажности 70% достаточно снизить температуру внутри корпуса всего на 6°, как начнется конденсация влаги. Поэтому нужно точно определять мощность холодильников Пельтье, чтобы избежать опасности конденсации.

4) Современные процессоры предусматривают снижение энергопотребления в зависимости от нагрузки (это предусмотрено и стандартами энергосбережения). Но это плохо сочетается с кулерами Пельтье, рассчитанными на непрерывный режим работы. Необходимо вводить элементы управления кулерами, в противном случае их использовать нельзя.

Появились сообщения об экспериментах по встраиванию миниатюрных модулей Пельтье непосредственно в микросхемы процессоров. Такое решение способствует снижению теплового сопротивления процессора и позволяет повысить его рабочую частоту.

Смотрите другие статьи раздела Электричество для начинающих.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Белый-белый жук 17.08.2007 Английские энтомологи нашли в Юго-Восточной Азии самого белого жука. Жучок размером с ноготь покрыт беспорядочно размещенными чешуйками размером по пять микрометров. Они идеально рассеивают лучи света всех цветов, благодаря чему возникает белый отраженный свет. Панцирь жука белее, чем молоко, эмаль чистых зубов или лучшие сорта писчей бумаги. Предполагают, что можно будет создать идеально белые синтетические материалы с такой же структурой.

Другие интересные новости:

▪ Fast Pair - новая технология сопряжения по Bluetooth

▪ Влияние парков и скверов на температуру в городе

▪ Пост-фокусировка камер Panasonic

▪ Светодиодные матрицы со световым потоком до 6000 лм

▪ Зонд Dawn будет исследовать карликовую планету Церера

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электробезопасность, пожаробезопасность. Подборка статей

▪ статья Поскоблите русского, и вы найдете татарина. Крылатое выражение

▪ статья Почему француженки не толстеют? Подробный ответ

▪ статья Телеоператор. Должностная инструкция

▪ статья Буквенные обозначения (коды) элементов электрической цепи на схемах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой эстрадный усилитель мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025