पेल्टियर तत्व - यह कैसे काम करता है और कैसे जांचें और कनेक्ट करें

पेल्टियर तत्व के संचालन का सिद्धांत आधारित है पेल्टियर प्रभाव पर, जिसमें इस तथ्य को समाहित किया गया है कि जब एक प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह दो अलग-अलग कंडक्टरों के जंक्शन से होकर गुजरता है, तो ऊर्जा एक संक्रमण कंडक्टर से दूसरे में स्थानांतरित हो जाती है, जबकि जंक्शन पर गर्मी जारी या अवशोषित होती है।

इस प्रक्रिया के दौरान जारी या अवशोषित गर्मी की मात्रा वर्तमान के समानुपाती होगी, इसके प्रवाह का समय, साथ ही सोल्डरेड तारों की जोड़ी की पेल्टियर गुणांक विशेषता। पेल्टियर गुणांक, बदले में, जोड़ी के थर्मोइलेक्ट्रिक गुणांक के बराबर होता है जो वर्तमान समय में जंक्शन के पूर्ण तापमान से गुणा होता है।

और चूंकि पेल्टियर प्रभाव सबसे अधिक अभिव्यंजक है अर्धचालकों में, तो इस संपत्ति का उपयोग लोकप्रिय और किफायती सेमीकंडक्टर पेल्टियर तत्वों में किया जाता है। पेल्टियर तत्व के एक तरफ गर्मी अवशोषित होती है, दूसरी तरफ इसे छोड़ दिया जाता है। अगला, हम इस घटना पर करीब से नज़र डालेंगे।

पेल्टियर का प्रत्यक्ष भौतिक प्रभाव 1834 में खोजा गया था।फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जीन पेल्टियर द्वारा, और चार साल बाद इस घटना के सार की जांच रूसी भौतिक विज्ञानी एमिलियस लेनज़ द्वारा की गई, जिन्होंने दिखाया कि यदि बिस्मथ और सुरमा की छड़ें निकट संपर्क में थीं, तो संपर्क के बिंदु पर पानी टपकता था, और फिर इसके माध्यम से जंक्शन एक निश्चित दिशा के साथ प्रत्यक्ष धारा है, तो यदि धारा की प्रारंभिक दिशा में पानी बर्फ में बदल जाता है, तो यदि धारा की दिशा विपरीत दिशा में बदल जाती है, तो यह बर्फ जल्दी पिघल जाएगी।

अपने प्रयोग में, लेन्ज़ ने स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया कि जंक्शन के माध्यम से वर्तमान की दिशा के आधार पर पेल्टियर गर्मी अवशोषित या जारी की जाती है।

नीचे तीन लोकप्रिय धातु युग्मों के लिए पेल्टियर गुणांकों की तालिका दी गई है। वैसे, पेल्टियर प्रभाव के विपरीत प्रभाव को सीबेक प्रभाव कहा जाता है (जब किसी बंद सर्किट के जंक्शनों को गर्म या ठंडा करते समय, बिजली).

तो पेल्टियर प्रभाव क्यों होता है? कारण यह है कि दो पदार्थों के संपर्क के बिंदु पर एक संपर्क संभावित अंतर होता है जो उनके बीच एक संपर्क विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है।

यदि संपर्क के माध्यम से अब एक विद्युत धारा प्रवाहित हो रही है, तो यह क्षेत्र या तो वर्तमान प्रवाह में मदद करेगा या इसे रोक देगा। इसलिए, यदि वर्तमान को संपर्क क्षेत्र बल वेक्टर के खिलाफ निर्देशित किया जाता है, तो लागू ईएमएफ के स्रोत को कार्य करना चाहिए, और स्रोत की ऊर्जा संपर्क के बिंदु पर जारी की जाती है, इससे यह गर्म हो जाएगा।

यदि स्रोत करंट को संपर्क क्षेत्र के साथ निर्देशित किया जाता है, तो यह, जैसा कि यह था, इस आंतरिक विद्युत क्षेत्र द्वारा अतिरिक्त रूप से समर्थित था, और अब क्षेत्र आवेशों को स्थानांतरित करने के लिए अतिरिक्त कार्य करेगा। यह ऊर्जा अब पदार्थ से दूर ले ली जाती है, जो वास्तव में जंक्शन को ठंडा करने का कारण बनती है।

इसलिए, चूंकि हम जानते हैं कि पेल्टियर तत्वों में सेमीकंडक्टर जोड़े का उपयोग किया जाता है, सेमीकंडक्टर्स में किस प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है?

यह सरल है।ये अर्धचालक चालन बैंड में इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तरों में भिन्न होते हैं। जब एक इलेक्ट्रॉन इन सामग्रियों के जंक्शन से गुजरता है, तो इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करता है ताकि वह एक अन्य अर्धचालक जोड़ी के उच्च ऊर्जा चालन बैंड में जा सके।

जब इलेक्ट्रॉन इस ऊर्जा को अवशोषित करता है, तो अर्धचालक संपर्क बिंदु ठंडा हो जाता है। जब धारा विपरीत दिशा में प्रवाहित होती है, तो सामान्य जूल ताप के अतिरिक्त अर्धचालक संपर्क बिंदु गर्म हो जाता है। यदि पेल्टियर कोशिकाओं में अर्धचालकों के बजाय शुद्ध धातुओं का उपयोग किया जाता है, तो थर्मल प्रभाव इतना छोटा होगा कि ओमिक हीटिंग बहुत अधिक हो जाएगा।

एक सच्चे पेल्टियर कन्वर्टर में, जैसे कि TEC1-12706, बिस्मथ टेल्यूराइड और ठोस समाधान सिलिकॉन और जर्मेनियम के कई समानांतर चतुर्भुज दो सिरेमिक सबस्ट्रेट्स के बीच लगाए जाते हैं, जो एक श्रृंखला सर्किट में एक साथ मिलाए जाते हैं। एन- और पी-टाइप सेमीकंडक्टर्स के ये जोड़े प्रवाहकीय जंपर्स से जुड़े होते हैं जो सिरेमिक सबस्ट्रेट्स के संपर्क में होते हैं।

छोटे सेमीकंडक्टर समानांतर चतुर्भुज की प्रत्येक जोड़ी पेल्टियर कनवर्टर के एक तरफ एक एन-टाइप सेमीकंडक्टर से एक पी-टाइप सेमीकंडक्टर तक करंट पास करने के लिए एक संपर्क बनाती है, और दूसरी तरफ एक पी-टाइप सेमीकंडक्टर से एन-टाइप सेमीकंडक्टर तक कनवर्टर।

जब इन सभी श्रृंखला-जुड़े समांतर चतुर्भुजों के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है, तो, एक ओर, सभी संपर्क केवल ठंडे होते हैं, और दूसरी ओर, सभी केवल गर्म होते हैं। यदि स्रोत की ध्रुवीयता बदलती है, तो पक्ष अपने को बदल देंगे भूमिकाएँ।

इस सिद्धांत के अनुसार, पेल्टियर तत्व काम करता है, या, जैसा कि इसे पेल्टियर थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर भी कहा जाता है, जहां उत्पाद के एक तरफ से गर्मी ली जाती है और इसके विपरीत दिशा में स्थानांतरित की जाती है, जबकि दोनों तरफ तापमान अंतर बनाया जाता है। तत्व।

पंखे के साथ हीटसिंक का उपयोग करके पेल्टियर तत्व के हीटिंग पक्ष को और भी ठंडा करना संभव है, फिर ठंडे पक्ष का तापमान और भी कम होगा। व्यापक रूप से उपलब्ध पेल्टियर कोशिकाओं में तापमान का अंतर लगभग 69 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है।

पेल्टियर तत्व के स्वास्थ्य की जांच करने के लिए, एक उंगली प्रकार की बैटरी पर्याप्त होती है। सेल का लाल तार बिजली की आपूर्ति के सकारात्मक टर्मिनल से जुड़ा है, काला तार नकारात्मक से जुड़ा है।यदि तत्व सही ढंग से काम कर रहा है, तो एक तरफ हीटिंग होगी, और दूसरी तरफ ठंडक होगी, आप इसे महसूस कर सकते हैं आपकी उंगलियां। एक पारंपरिक पेल्टियर तत्व का प्रतिरोध कुछ ओम के क्षेत्र में होता है।