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Moduli termoelettrici. Thermo-electric cooler (TE) or Thermoelectric module or Peltier cooler Componente elettronico a semiconduttori che funziona come.

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Presentazione sul tema: "Moduli termoelettrici. Thermo-electric cooler (TE) or Thermoelectric module or Peltier cooler Componente elettronico a semiconduttori che funziona come."— Transcript della presentazione:

1 Moduli termoelettrici

2 Thermo-electric cooler (TE) or Thermoelectric module or Peltier cooler Componente elettronico a semiconduttori che funziona come una piccola pompa di calore Viene utilizzato per stabilizzare la temperatura di un oggetto (es. giunzione di un diodo laser) Applicando una piccola tensione dc al modulo, viene trasferito calore da una faccia di esso allaltra faccia (una faccia si fredda, laltra si scalda) La quantità di calore assorbita o prodotta è proporzionale alla corrente applicata Se la tensione viene invertita il fenomeno si inverte Il modulo può essere utilizzato sia per raffreddare, sia per scaldare uno stesso oggetto

3 Principi base della termoelettricità Effetto Seeback (Thomas Johann Seebeck 1821) Principio di funzionamento della termocoppia Effetto Peltier (Jean Charles Athanase Peltier 1834) Principio di funzionamento delle celle Peltier (Thermo-electric coolers)

4 Effetto Seebach (Termocoppia) Ai capi della giunzione fra due metalli diversi nasce una tensione che dipende dal tipo di metalli e dalla temperatura della giunzione Usate per misurare temperature giunzione Temperatura A B V AB = funz(x,y, T) materiale x materiale y C CuJ T

5 C V se colleghiamo il voltmetro con cavi di rame, nasce unaltra giunzione J 2 J1T1J1T1 J2T2J2T2 + - V1V1 + -V2V2 V = (V 1 -V 2 ) = (T 1 -T 2 ) Per conoscere T 1 è necessario conoscere T 2 Un metodo è quello di porre T 2 =0 (giunzione J 2 immersa nel ghiaccio). Per cui: V= a T 1

6 Sfruttando leffetto Seebach è possibile misurare la temperatura del punto B semplicemente misurando la tensione V 0 termocoppia

7 Effetto Peltier (Thermoelectric cooler) Se applichiamo una tensione V è possibile osservare il fenomeno delleffetto Peltier. Se la corrente fluisce da A a B, la giunzione A si raffredda, mentre la giunzione B si scalda. Se invertiamo il verso della tensione (e della corrente) il fenomeno si inverte

8 Moduli termoelettrici (TEC) Leffetto Peltier si manifesta ogni volta che una corrente elettrica scorre tra due conduttori diversi. telluriti di bismuto o telluriti di Pb I materiali nei quali leffetto Peltier si manifesta meglio sono i semiconduttori A seconda del verso della corrente la giunzione fra i due conduttori può assorbire oppure rilasciare calore. il secondo materiale necessario per avere leffetto Peltier è la connessione di rame

9 è possibile utilizzare sia semiconduttori n, notare come il calore si muove nella direzione delle cariche: elettroni nel semiconduttore di tipo n, lacune nel tipo p sia p

10 Per avere una maggiore capacità di pompaggio di calore occorrono più moduli in parallelo. Soluzione teoricamente possibile, ma non realistica ! Ciascun elemento assorbe alte correnti (es. 5 A) con basse tensioni (es. 60 mV) Una tipica configurazione ha 254 elementi, quindi si avrebbero 1270 A con 60 mV applicati configurazione parallelo

11 configurazione serie il dispositivo disperde calore (thermal shorting) (cortocircuito termico fra le parti calde e quelle fredde) configurazione non proponibile !

12 Soluzione reale

13 Configurazione reale

14 Termo Electric Coolers (TECs) singolo stadio stadio multiplo

15 Modo pratico di utilizzo di un TEC


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