펠티에 반도체 냉장고. 계획, 설명

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컴퓨터의 기반을 형성하는 최신 고성능 전자 부품의 작동에는 특히 오버클럭 모드에서 상당한 열 방출이 수반됩니다. 이러한 구성 요소의 효율적인 작동에는 적절한 냉각 수단이 필요합니다. 일반적으로 이러한 수단은 전통적인 라디에이터 및 팬입니다.

그들의 매개 변수는 지속적으로 개선되고 있지만 Peltier 반도체 냉장고와 같은 냉각 수단이 등장하여 컴퓨터 시장에서 인기를 얻었습니다.

60년대와 70년대에 소련 산업계는 펠티에 소형 가정용 냉장고 생산을 시도했습니다. 그러나 기존 기술의 불완전성, 낮은 효율성 및 높은 가격으로 인해 그러한 장치가 당시 실험실을 떠날 수 없었습니다.

고유한 열 및 성능 특성으로 인해 현재 생산되는 Peltier 모듈을 사용하면 많은 비용을 들이지 않고도 컴퓨터 요소에 필요한 냉각 수준을 달성할 수 있습니다.

디자인. Peltier 효과는 p형 및 n형 반도체의 경우에 가장 강하게 관찰됩니다. 서로 다른 유형의 pn 및 np 접합 반도체 접촉을 통한 전류의 방향에 따라 전하 재결합으로 인해 에너지가 흡수되거나 방출됩니다(그림 1).

펠티에 반도체 냉장고

많은 수의 p형 및 n형 반도체 쌍을 결합하면 상대적으로 높은 전력의 펠티에 모듈인 냉각 요소를 만들 수 있습니다. 이러한 모듈의 구조는 그림 2에 나와 있습니다.

펠티에 반도체 냉장고

특정 극성의 전류가 흐른 결과 펠티에 모듈의 라디에이터 사이에 온도차가 발생합니다. 하나의 라디에이터는 냉장고처럼 작동하고 다른 라디에이터는 가열되어 열을 제거합니다. 일반적인 펠티에 모듈의 모양은 그림 3에 나와 있습니다.

펠티에 반도체 냉장고

일반적인 모듈은 수십 도의 상당한 온도 차이를 제공합니다. 온도 차이를 늘리기 위해 모듈의 캐스케이드 연결이 가능합니다(그림 4). 펠티에 모듈 기반의 냉각 장치는 능동형 펠티에 냉각기 또는 펠티에 냉각기라고도 합니다.

펠티에 반도체 냉장고

매우 중요한 것은 크기에 따라 달라지는 Peltier 모듈의 성능입니다. 저전력 모듈은 보호되는 전자 요소(예: 프로세서)에 필요한 냉각을 제공하지 않습니다. 동시에 너무 많은 전력을 사용하는 모듈은 요소를 공기로부터 수분 응결 수준으로 냉각시켜 전자 회로에 위험합니다(회로에 단락이 발생할 수 있음).

펠티에 모듈은 작동 중에 상대적으로 많은 양의 열을 방출합니다. 따라서 쿨러의 일부로 강력한 팬을 사용할 뿐만 아니라 컴퓨터 케이스 내부의 온도를 낮추어 다른 컴퓨터 구성 요소의 과열을 방지하는 조치도 필요합니다. 그림 5는 Peltier 반도체 모듈을 포함하는 활성 냉각기의 모습을 보여줍니다.

펠티에 반도체 냉장고

작동의 특징 펠티에 모듈은 다음과 같습니다.

1) 많은 양의 열을 방출하려면 쿨러에 적절한 방열판과 팬이 있어야 합니다. 펠티에 모듈은 상대적으로 효율성이 낮기 때문에 강력한 열원입니다. 또한 이러한 모듈은 전원 공급 장치에 대한 강력한 추가 부하입니다. 컴퓨터의 전원 공급 장치의 전원을 250W로 올려야 합니다. 그리고 이로 인해 전원 공급 장치를 여러 블록으로 나눌 필요가 있습니다.

2) 오류가 발생하면 Peltier 모듈이 냉각된 요소를 냉각기 라디에이터에서 분리합니다. 이로 인해 보호 요소의 열 체계가 빠르게 위반되고 과열로 인한 고장이 발생합니다.

3) 과도한 전력으로 Peltier 냉장고를 작동하는 동안 발생하는 저온은 공기 중의 수분 응결에 기여합니다. 표 1은 대기 습도와 주변 온도에 따른 수분 응축 온도를 보여줍니다.

표 1
펠티에 반도체 냉장고

습도가 70%일 때 수분 응결이 시작되므로 케이스 내부 온도를 6°만 낮추어도 충분합니다. 따라서 응결의 위험을 피하기 위해 Peltier 냉장고의 전력을 정확하게 결정할 필요가 있습니다.

4) 최신 프로세서는 부하에 따라 전력 소비 감소를 제공합니다(이는 에너지 절약 표준에서도 제공됨). 그러나 이것은 연속 작동을 위해 설계된 Peltier 냉각기와는 잘 맞지 않습니다. 냉각기 컨트롤을 입력해야 합니다. 그렇지 않으면 사용할 수 없습니다.

소형 펠티에 모듈을 프로세서 칩에 직접 내장하는 실험에 대한 보고가 있었습니다. 이 솔루션은 프로세서의 열 저항을 줄이는 데 도움이 되며 작동 주파수를 높일 수 있습니다.

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