מתאים לחיישן לחץ אטלס P165-5183 B1203-072

אפקט טרמו-אלקטרי של חיישן

לחומרים מוליכים למחצה יש פוטנציאל תרמו-אלקטרי גבוה וניתן להשתמש בהם בהצלחה לייצור מקררים תרמו-אלקטריים קטנים. איור 1 מציג אלמנט קירור תרמי המורכב ממוליכים למחצה מסוג n ומוליך למחצה מסוג p. המוליך למחצה מסוג N ומוליך למחצה מסוג P מחוברים ללולאה על ידי לוחות נחושת וחוטי נחושת, ולוחות הנחושת וחוטי הנחושת ממלאים רק תפקיד מוליך. בשלב זה, מגע אחד הופך חם ומגע אחד הופך קר. אם הכיוון הנוכחי הפוך, הפעולה הקרה והחמה בצומת היא הדדית.

התפוקה של מקרר תרמו-אלקטרי היא בדרך כלל קטנה מאוד, ולכן היא אינה מתאימה לשימוש בקנה מידה גדול ובקנה מידה גדול. עם זאת, בגלל הגמישות החזקה, הפשטות והנוחות שלו, הוא מתאים מאוד לשטחי מיקרו קירור או למקומות קרים עם דרישות מיוחדות.

הבסיס התיאורטי של קירור תרמו-אלקטרי הוא ההשפעה התרמו-אלקטרית של מוצק. כאשר אין שדה מגנטי חיצוני, הוא כולל חמש השפעות, כלומר הולכת חום, איבוד חום ג'ול, אפקט Seebeck, אפקט פלטייר ואפקט תומסון.

מזגנים ומקררים כלליים משתמשים בפלואוריד כלוריד כחומר קירור, מה שגורם להרס שכבת האוזון. מקררים נטולי קירור (מזגנים) הם אפוא גורם חשוב בשמירה על הסביבה. באמצעות האפקט התרמו-אלקטרי של מוליכים למחצה, ניתן ליצור מקרר ללא נוזל קירור.

שיטת ייצור חשמל זו ממירה ישירות אנרגיה תרמית לאנרגיה חשמלית, ויעילות ההמרה שלה מוגבלת על ידי Carnoteficiency, החוק השני של התרמודינמיקה. כבר ב-1822 גילה אותו שיבי, ולכן האפקט התרמו-אלקטרי נקרא גם Seebeckeffect.

זה לא קשור רק לטמפרטורה של שני הצמתים, אלא גם למאפיינים של המוליכים המשמשים. היתרון של שיטת ייצור חשמל זו הוא שאין בה חלקים מכניים מסתובבים והיא לא תשחק, כך שניתן להשתמש בה לאורך זמן. עם זאת, כדי להשיג יעילות גבוהה, יש צורך במקור חום עם טמפרטורה גבוהה, ולעיתים מספר שכבות של חומרים תרמו-אלקטריים מדורגות או מבוימות להשגת יעילות גבוהה.