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热电冷却器于电子散热的应用(2)

时间:2015-07-31 09:59来源:未知 作者: 点击:

热电现象是公元 1823 年由德国物理学家 Seebeck发觉。当时他将指南针放置在由两种不同金属相接合成的线路上,同时在其中的一端接点处以烤炉加热,而见到指针出现偏转的现象。此处磁针的偏转是由温差产生电位差造成的,称为 Seebeck 效应,这也是热电偶(Thermal Couples)的工作原理。而直流电通过两种不同导电材料所构成的回路时,接点上将产生吸热或放热的现象,是后来由法国人 Peltier 在1834年发现,这个现象称 Peltier 效应,也是TEC的工作原理。


(图二) Peltier冷却器工作原理(图片来源:参考数据2)

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(图三) TEC应用图(图片来源:参考数据2)


Flow Simulation中TEC的运算方式

热电冷却器(TEC)是由两个平板中间覆盖P-N半导体结电路组合成的电子组件。当直流电流(DC) i流经此电路,由于Peltier效应,a*i*Tc的热量会由TEC的“冷”面带至“热”面,其中a为Seebeck系数,Tc为TEC的“冷”面温度(“冷”面与“热”面是由直流电流方向决定)。此种热带动方式自然会伴随着焦耳(奥姆)热于TEC两侧表面释放,而且热会由较热面传导至较冷面(Peltier效应反向)。释放的焦耳热为R*i2/2,其中R为TEC的电阻抗值,热传导量为k*ΔT,其中k为TEC的热传导系数,ΔT=Th-Tc,Th为TEC的“热”面温度。所以净热传量由TEC的“冷”面传到“热”面为Qc,

Qc = a*i*Tc - R*i2/2 - k*ΔT,

相同地,于TEC的“热”面的净热释放量Qh,

Qh = a*i*Tc + R*i2/2 - k*ΔT,

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