Apabila arus elektrik terus mengalir melalui pasangan bahan termoelektrik, pembawa cas mengangkut tenaga merentasi sambungan. Haba boleh diserap pada satu sisi dan dibebaskan pada sisi yang lain.
Membalikkan arus boleh menukar sisi panas dan sejuk
Arah kesan bergantung pada arah arus dan jenis bahan. Apabila arus diterbalikkan, sisi yang sebelumnya menyerap haba boleh menjadi sisi yang membebaskan haba.
Kadar haba Peltier pada sambungan ialah Q̇_P = ΠI, dengan Π ialah pekali Peltier bagi pasangan bahan itu (unit volt) dan I ialah arus. Jika keadaan dianggap malar selama masa t, jumlah haba yang dipindahkan ialah QP = ΠIt. Hubungan Kelvin Π = ST menghubungkan pekali Peltier dengan pekali Seebeck S dan suhu mutlak T pada sambungan, jadi bahan dengan S yang besar dan suhu yang lebih tinggi menghasilkan kesan Peltier yang lebih besar.
Modul praktikal menggunakan banyak pasangan bahan
Modul penyejuk termoelektrik biasanya menyusun banyak unsur jenis-p dan jenis-n secara elektrik dalam siri dan secara terma selari untuk mengepam haba dari permukaan sejuk ke permukaan panas.
Prestasi sebenar dipengaruhi proses lain
Pengaliran haba balik, pemanasan rintangan dan keupayaan membuang haba pada sisi panas mengehadkan perbezaan suhu serta kecekapan sebenar modul.
Dalam model modul yang ringkas, kadar penyejukan bersih pada sisi sejuk ialah Q̇_c = ΠI − ½I²R − KΔT, dengan R ialah rintangan elektrik, K ialah konduktans terma dan ΔT ialah beza suhu antara dua sisi. Arus yang terlalu besar menjadikan pemanasan Joule ½I²R mengatasi ΠI, jadi terdapat arus optimum dan penyejukan tidak bertambah sentiasa dengan arus. Contoh: bagi satu pasangan p-n dengan S ≈ 4.0 × 10⁻⁴ V/K pada 300 K, Π = ST ≈ 0.12 V. Dengan arus 2.0 A, Q̇_P = ΠI ≈ 0.24 W bagi setiap pasangan. Modul dengan 127 pasangan menyerap kira-kira 30 W daripada kesan Peltier sahaja, sebelum ditolak pemanasan Joule dan pengaliran haba balik. Nilai ini ialah anggaran bagi bahan tipikal seperti bismut telurida; nilai sebenar bergantung pada bahan dan suhu.
Kegunaan dan had
Penyejuk termoelektrik digunakan dalam peti sejuk mini, penyejuk sensor kamera dan pengawal suhu laser kerana ia tiada bahagian bergerak dan boleh dikawal dengan tepat melalui arus. Bagi beban haba yang besar, penyejuk mampatan wap biasanya lebih cekap, sebab itu modul Peltier digunakan terutama untuk kuasa penyejukan yang kecil atau kawalan suhu yang tepat.
Sejarah ringkas
Thomas Seebeck menemui kesan Seebeck pada 1821, iaitu voltan yang timbul apabila sambungan dua bahan berbeza mempunyai suhu berbeza. Jean Charles Peltier menemui kesan songsangannya pada 1834, iaitu penyerapan atau pembebasan haba pada sambungan apabila arus mengalir.
Bagaimana kita mengetahui hal ini?
Apakah kesan utama Peltier?