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:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Экзоскелет Apogee ULTRA 15.01.2025 Компания German Bionic представила свой новый экзоскелет Apogee ULTRA, который обещает стать настоящим помощником для работников, часто сталкивающихся с физическими нагрузками. Эта инновационная разработка направлена на улучшение условий труда и повышения эффективности при переноске тяжелых грузов. Apogee ULTRA был создан для того, чтобы облегчить подъем и перемещение тяжелых объектов. Экзоскелет способен оказывать поддержку в подъеме весом до 36 кг, что значительно снижает нагрузку на организм. Кроме того, устройство помогает снизить ощущаемую усталость при долгих прогулках, делая 10 километров ходьбы эквивалентными 8 километрам. Примечательно, что Apogee ULTRA предназначен не только для работников, занимающихся физическим трудом и грузоперевозками, но и может быть полезен в других отраслях. Разработчики подчеркнули, что экзоскелет будет полезен в любых сферах, где есть необходимость в длительных физических усилиях, будь то строительство, производство или даже помощь в медицинских учреждениях. Кроме того, новая модель экзоскелета обеспечивает снижение риска травм на производстве. Согласно результатам испытаний, использование Apogee ULTRA привело к снижению числа больничных на 31% из-за травм, связанных с тяжелым трудом. Это стало возможным благодаря внедрению режима "Ultra Mode", который обеспечивает более плавные переходы между различными уровнями поддержки, помогая работать дольше и с меньшей нагрузкой на тело. В Apogee ULTRA также используется искусственный интеллект, который позволяет устройству адаптироваться к особенностям владельца. Программное обеспечение экзоскелета будет обновляться, что обеспечит возможность улучшения функциональности устройства с течением времени, подстраиваясь под нужды конкретного пользователя. Кроме того, экзоскелет комплектуется приложением Bionic Connect, которое значительно повышает удобство использования. С помощью этого приложения пользователь может настроить устройство в соответствии с личными предпочтениями, что делает взаимодействие с экзоскелетом максимально комфортным и эффективным. "Apogee ULTRA - это кульминация многолетних инноваций. Это не просто мощный экзоскелет, но и динамичное решение для реальных задач, переопределяющее возможности поддержки рабочей силы. Мы рады, что продолжаем расширять пределы возможностей человека, давая возможность работникам достигать большего - безопасно, эффективно и стойко", - отметил генеральный директор German Bionic Армин Г. Шмидт. Таким образом, Apogee ULTRA от German Bionic - это не просто технологическая новинка, а настоящая революция в области защиты и поддержки работников. Экзоскелет представляет собой важный шаг в повышении безопасности и эффективности труда, предлагая решение, которое поможет людям справляться с физическими нагрузками легче и безопаснее.

Другие интересные новости:

▪ Самый быстрый некластерный суперкомпьютер в мире

▪ Почему нет смысла спорить о вкусах

▪ Внешняя ИК-камера Ulefone

▪ Новая линейка помехозащитных фильтров TDK-Lambda

▪ Робот-адвокат

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Чистейшей прелести чистейший образец. Крылатое выражение

▪ статья Почему Коста-Рика так называется? Подробный ответ

▪ статья Учетчик. Должностная инструкция

▪ статья Бортовая система контроля с речевым выводом информации. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Переносная горелка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026