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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Réfrigérateurs à semi-conducteurs Peltier. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / L'électricité pour les débutants Le fonctionnement des composants électroniques modernes à hautes performances qui forment la base des ordinateurs s'accompagne d'une dissipation thermique importante, en particulier dans les modes d'overclocking. Le bon fonctionnement de tels composants nécessite des moyens de refroidissement appropriés. En règle générale, ces moyens sont des radiateurs et des ventilateurs traditionnels. Leurs paramètres s'améliorent constamment, cependant, des moyens de refroidissement tels que les réfrigérateurs à semi-conducteurs Peltier sont apparus et sont devenus populaires sur le marché informatique. Dans les années 60 et 70, l'industrie de l'URSS a tenté de produire des réfrigérateurs ménagers Peltier de petite taille. Cependant, l'imperfection des technologies existantes, le faible rendement et les prix élevés ne permettaient pas à de tels appareils de sortir des laboratoires à cette époque. En raison de leurs propriétés thermiques et de performance uniques, les modules Peltier actuellement produits permettent d'atteindre le niveau de refroidissement requis des éléments informatiques sans coûts financiers importants. conception. L'effet Peltier est le plus fortement observé dans le cas des semi-conducteurs de type p et n. Selon la direction du courant électrique, l'énergie est soit absorbée, soit libérée par le contact de semi-conducteurs de différents types de jonctions pn et np en raison de la recombinaison des charges (Fig. 1).
La combinaison d'un grand nombre de paires de semi-conducteurs de type p et n vous permet de créer des éléments de refroidissement - des modules Peltier de puissance relativement élevée. La structure d'un tel module est illustrée à la figure 2.
À la suite du passage d'un courant électrique d'une certaine polarité, une différence de température se forme entre les radiateurs du module Peltier : un radiateur fonctionne comme un réfrigérateur, l'autre radiateur chauffe et sert à évacuer la chaleur. L'apparence d'un module Peltier typique est illustrée à la Fig.3.
Un module typique fournit une différence de température importante, qui est de plusieurs dizaines de degrés. Pour augmenter la différence de température, une connexion en cascade des modules est possible (Fig. 4). Les dispositifs de refroidissement basés sur des modules Peltier sont souvent appelés refroidisseurs Peltier actifs ou refroidisseurs Peltier.
La puissance du module Peltier, qui dépend de sa taille, est d'une grande importance. Le module basse consommation n'assure pas le refroidissement nécessaire de l'élément électronique protégé (par exemple un processeur). Dans le même temps, un module trop puissant peut refroidir l'élément au niveau de la condensation d'humidité de l'air, ce qui est dangereux pour les circuits électroniques (peut entraîner des courts-circuits dans le circuit). Il est à noter que les modules Peltier dégagent une quantité de chaleur relativement importante lors de leur fonctionnement. Pour cette raison, il est nécessaire d'utiliser non seulement un ventilateur puissant dans le cadre du refroidisseur, mais également des mesures pour réduire la température à l'intérieur du boîtier de l'ordinateur afin d'éviter la surchauffe des autres composants de l'ordinateur. La figure 5 montre l'apparence d'un refroidisseur actif, qui comprend un module semi-conducteur Peltier.
Caractéristiques de fonctionnement Les modules Peltier sont les suivants : 1) Le dégagement d'une grande quantité de chaleur nécessite la présence d'un radiateur et d'un ventilateur appropriés dans le refroidisseur. Les modules Peltier ont un rendement relativement faible et sont donc de puissantes sources de chaleur. De plus, ces modules constituent une charge supplémentaire puissante pour l'alimentation. La puissance de l'alimentation de l'ordinateur doit être portée à 250 watts. Et cela conduit à la nécessité de diviser l'alimentation en plusieurs blocs. 2) En cas de panne, le module Peltier isole l'élément refroidi du radiateur plus froid. Cela conduit à une violation rapide du régime thermique de l'élément protégé et à sa défaillance due à une surchauffe. 3) Les basses températures qui se produisent pendant le fonctionnement des réfrigérateurs Peltier avec une puissance excessive contribuent à la condensation de l'humidité de l'air. Le tableau 1 montre la température de condensation de l'humidité à différentes humidités de l'air et températures ambiantes. Tableau 1
Veuillez noter qu'à 70% d'humidité, il suffit de réduire la température à l'intérieur du boîtier de seulement 6 °, car la condensation d'humidité commence. Par conséquent, il est nécessaire de déterminer avec précision la puissance des réfrigérateurs Peltier afin d'éviter le danger de condensation. 4) Les processeurs modernes prévoient une réduction de la consommation électrique en fonction de la charge (ceci est également prévu par les normes d'économie d'énergie). Mais cela ne va pas bien avec les refroidisseurs Peltier conçus pour un fonctionnement continu. Les commandes de refroidisseur doivent être saisies, sinon elles ne peuvent pas être utilisées. Il y a eu des rapports d'expériences sur l'intégration de modules Peltier miniatures directement dans des puces de processeur. Cette solution permet de réduire la résistance thermique du processeur et permet d'augmenter sa fréquence de fonctionnement.
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