Kühlungsprinzip der thermoelektrischen Halbleitermaterialien
Die Anwendung von thermoelektrischen Halbleitermaterialien im Bereich der Kühlung hat einen wichtigen Forschungswert und die umfassenden Anwendungsaussichten. Thermoelektrische Materialien verwenden die Temperaturdifferenz, um die thermische Energie direkt in elektrische Energie umzuwandeln oder die elektrische Energie für die Wärmeregulation umgekehrt zu verwenden, wobei das Grundprinzip der thermoelektrischen Kühlung bildet. In diesem Artikel wird der Kühlmechanismus und die Anwendung von thermoelektrischen Halbleitermaterialien untersucht.
Es gibt zwei thermoelektrische Haupteffekte: Seebeck -Effekt und Peltier -Effekt. ( Intelligenter Temperaturhersteller China) Der Seebeck -Effekt bezieht sich auf die Spannung, die erzeugt wird, wenn zwei verschiedene Leiter oder Halbleiter eine Schleife bilden, und es gibt eine Temperaturdifferenz am Kontaktpunkt; Während der peltierer Effekt ist, wenn der Strom durch die Verbindung von zwei verschiedenen Leitern führt, wird sich die Temperatur der Übergangsübergang ändern. Wenn der Strom in die richtige Richtung fließt, absorbiert ein Ende Wärme und das andere Ende setzt Wärme frei, und dieser Vorgang erkennt die Wärmeübertragung.
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Die Kernrolle der thermoelektrischen Halbleiter -Materialien in der thermoelektrischen Kühlung wird hauptsächlich auf ihre hervorragenden thermoelektrischen Eigenschaften zurückgeführt, dh hohe elektrische Leitfähigkeit und niedrige thermische Leitfähigkeit. Eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit ermöglicht es dem Material, Strom effektiv zu verwenden, um Wärme zu erzeugen, während eine geringe thermische Leitfähigkeit sicherstellt, dass Wärme nicht leicht vom kalten Ende zum heißen Ende übertragen wird, wodurch die Kühlungseffizienz verbessert wird. Die thermoelektrische Leistung wird häufig durch die thermoelektrische Figur von Verdienst zt gekennzeichnet. Je höher der ZT -Wert, desto besser die thermoelektrische Leistung des Materials. Ein ideales thermoelektrisches Material sollte einen hohen ZT -Wert haben, damit es in praktischen Anwendungen einen höheren Kühlungseffekt erzielen kann.
In praktischen Anwendungen umfassen häufig verwendete Arten von thermoelektrischen Halbleitermaterialien Wismut Tellurid (BI2TE3), Wismutantimonid (SB2TE3) und Silicon-Germanium-Legierungen. Das Wismut -Telluridmaterial ist aufgrund seiner hervorragenden thermoelektrischen Eigenschaften bei Raumtemperatur zu einem der Hauptmaterialien für thermoelektrische Kühlschränke geworden. Der Kühlungseffekt wird in kleinen Kühlgeräten wie heißen und kalten Tassen, Laserkühlung und Temperaturregelung elektronischer Komponenten häufig verwendet.
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Die Struktur eines thermoelektrischen Kühlschranks besteht normalerweise aus mehreren Halbleiterverbindungen von thermoelektrischen Materialien, um ein Modul zu bilden. Wenn der Strom verwendet wird, nimmt eine Seite des Kühlschranks Wärme ab, und die andere Seite setzt Wärme auf, wodurch eine Temperaturdifferenz erzeugt wird, um einen Kühlungseffekt zu erzielen. Bei der praktischen Verwendung hat diese Kühlmethode die Vorteile von geringer Größe, geringem Gewicht und ohne bewegliche Teile und kann eine schnelle Temperaturregulierung in einer sehr genauen Umgebung erreichen.
Trotz der vielen Vorteile von thermoelektrischen Halbleitermaterialien ist ihre Effizienz durch die Leistung des Materials selbst immer noch begrenzt. Daher sind Forscher verpflichtet, neue thermoelektrische Materialien wie nanostrukturierte Materialien und Sulfide zu entwickeln, um den ZT -Wert zu verbessern und somit die Effizienz thermoelektrischer Kühler zu verbessern.
Kurz gesagt, das Kühlprinzip von thermoelektrischen Halbleiter -Materialien basiert auf dem thermoelektrischen Effekt. Durch effektive Materialdesign und -optimierung können hocheffiziente Kühlungseffekte erzielt werden. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie zeigen thermoelektrische Materialien ihr einzigartiges Anwendungspotential in einem breiteren Bereich von Feldern. Zukünftige Forschung wird weiterhin die Weiterentwicklung dieser grünen Kühltechnologie fördern und innovative Lösungen für mehr Branchen bringen.