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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Виды спорта, продлевающие жизнь 04.12.2016 Международная команда исследователей под руководством Эммануэля Стаматакиса (Emmanuel Stamatakis), ассоциированного профессора Сиднейского университета, выяснила на основе анализа большого массива медицинских данных, занятия какими видами спорта продлевают жизнь, а какими - нет. Ученые использовали данные 80,3 тыс. человек старше 30 лет из Англии и Шотландии. Анализ показал, что риск умереть для людей, регулярно игравших в различные виды тенниса, был ниже на целых 47%. Для пловцов этот показатель составил 28%, для занимавшихся аэробикой - 27%, а для велосипедистов - 15%. При этом шансы умереть конкретно от сердечно-сосудистого заболевания у игроков в теннис был ниже на 56%, у пловцов - на 41%, а у людей, занимавшихся аэробикой - на 36%. Зависимость между занятиями футболом/регби, а также бегом/спортивной ходьбой и временем смерти отмечена не была.

Другие интересные новости:

▪ Город свиней

▪ Фуллерены можно обезвредить

▪ IPS-мониторы LG 27GL850 с временем отклика в 1 мс

▪ Очистка рек пузырьками и волосами

▪ Портативный DVD-плейер SAMSUNG DVD-L100

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбителю-конструктору. Подборка статей

▪ статья Ты да я, да мы с тобой. Крылатое выражение

▪ статья Какой птице дали названия как минимум четыре разных государства? Подробный ответ

▪ статья Земляника крупноплодная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Отображение восьми сигналов на экране осциллографа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Две конструкции для УКВ радиостанции. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026