די אַנטוויקלונג און אַפּליקאַציע פון ​​טערמאָעלעקטרישע קיל-איינהייטן, טערמאָעלעקטרישע קיל-סיסטעמען

טערמאָעלעקטרישע קיל-איינהייטן, פּעלטיער קולער (אויך באַקאַנט ווי טערמאָעלעקטרישע קיל-קאָמפּאָנענטן) זענען סאָליד-שטאַט קיל-דעווייסעס באַזירט אויף דעם פּעלטיער עפֿעקט. זיי האָבן די מעלות פון קיין מעכאַנישע באַוועגונג, קיין קילמאַטעריאַל, קליינע גרייס, שנעלע רעאַקציע, און פּינקטלעכע טעמפּעראַטור קאָנטראָל. אין די לעצטע יאָרן, זייערע אַפּליקאַציעס אין קאָנסומער עלעקטראָניק, מעדיצינישע זאָרג, אויטאָמאָבילן און אַנדערע פֿעלדער האָבן זיך ווייטער אויסגעברייטערט.

I. קערן פּרינציפּן פון טערמאָעלעקטרישע קיל סיסטעם און קאָמפּאָנענטן

דער קערן פון טערמאָעלעקטרישער קילונג איז דער פּעלטיער עפֿעקט: ווען צוויי פֿאַרשידענע האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן (P-טיפּ און N-טיפּ) פֿאָרמען אַ טערמאָקאָפּל פּאָר און אַ גלייכשטראָם ווערט אָנגעווענדט, וועט איין עק פֿון דער טערמאָקאָפּל פּאָר אַבזאָרבירן היץ (קילונג עק), און דער אַנדערער עק וועט באַפֿרײַען היץ (היץ-פֿאַרשפּרייטונג עק). דורך ענדערן די ריכטונג פֿון דעם שטראָם, קען מען אויסטוישן דעם קילונג עק און דעם היץ-פֿאַרשפּרייטונג עק.

איר קיל-פאָרשטעלונג איז הויפּטזעכליך אָפּהענגיק פֿון דריי הויפּט פּאַראַמעטערס:

טערמאָעלעקטרישער קאָעפיציענט פון ווערט (ZT ווערט): דאָס איז אַ שליסל אינדיקאַטאָר פֿאַר עוואַלואַטינג די פאָרשטעלונג פון טערמאָעלעקטרישע מאַטעריאַלן. די העכער די ZT ווערט, די העכער די קיל עפעקטיווקייט.

דער טעמפּעראַטור אונטערשייד צווישן די הייסע און קאַלטע עקן: דער היץ דיסיפּיישאַן ווירקונג ביים היץ דיסיפּיישאַן עק באַשטימט גלייך די קיל קאַפּאַציטעט ביים קיל עק. אויב די היץ דיסיפּיישאַן איז נישט גלאַט, וועט דער טעמפּעראַטור אונטערשייד צווישן די הייסע און קאַלטע עקן זיך פֿאַרקלענערן, און די קיל עפעקטיווקייט וועט שטאַרק פֿאַלן.

ארבעטס-שטראָם: אינעם ראַטעד ראַנגע, אַ פאַרגרעסערונג אין שטראָם פֿאַרבעסערט די קיל-קאַפּאַציטעט. אָבער, אַמאָל דער גרענעץ ווערט איבערגעשטיגן, וועט די עפֿעקטיווקייט פֿאַרמינערט ווערן צוליב אַ פאַרגרעסערונג אין דזשול היץ.

II די אַנטוויקלונג געשיכטע און טעקנאַלאַדזשיקאַלע דורכברוכן פון טערמאָעלעקטרישע קיל-איינהייטן (פּעלטיער קיל-סיסטעם)

אין די לעצטע יאָרן, די אַנטוויקלונג פון טערמאָעלעקטרישע קיל קאָמפּאָנענטן האט זיך פאָקוסירט אויף צוויי הויפּט ריכטונגען: מאַטעריאַל כידעש און סטרוקטורעל אָפּטימיזאַציע.

פאָרשונג און אַנטוויקלונג פון הויך-פאָרשטעלונג טערמאָעלעקטרישע מאַטעריאַלן

דער ZT ווערט פון טראדיציאנעלע Bi₂Te₃-באזירטע מאַטעריאַלן איז געוואקסן צו 1.2-1.5 דורך דאָפּינג (ווי Sb, Se) און נאַנאָסקאַלע באַהאַנדלונג.

נייע מאַטעריאַלן ווי בליי טעלוריד (PbTe) און סיליקאָן-דזשערמאַניאַם צומיש (SiGe) פונקציאָנירן אויסערגעוויינלעך גוט אין מיטל און הויך-טעמפּעראַטור סינעריאָוז (200 צו 500 ℃).

נייע מאַטעריאַלן ווי אָרגאַניש-ינאָרגאַנישע קאָמפּאָזיט טערמאָעלעקטרישע מאַטעריאַלן און טאָפּאָלאָגישע איזאָלאַטאָרן ווערן ערוואַרטעט צו ווייטער רעדוצירן קאָסטן און פֿאַרבעסערן עפֿעקטיווקייט.

קאָמפּאָנענט סטרוקטור אָפּטימיזאַציע

מיניאַטוריזאַציע פּלאַן: צוגרייטן מיקראָן-וואָג טערמאָפּיילן דורך MEMS (מיקראָ-עלעקטראָ-מעכאַנישע סיסטעמען) טעכנאָלאָגיע צו טרעפן די מיניאַטוריזאַציע רעקווירעמענץ פון קאַנסומער עלעקטראָניק.

מאָדולאַרע אינטעגראַציע: פאַרבינדן קייפל טערמאָעלעקטרישע וניץ אין סעריע אָדער פּאַראַלעל צו פאָרעם הויך-מאַכט טערמאָעלעקטרישע קאָאָלינג מאָדולן, פּעלטיער קולערז, פּעלטיער דעוויסעס, וואָס טרעפן אינדוסטריעל-מיינונג טערמאָעלעקטרישע קאָאָלינג רעקווייערמענץ.

אינטעגרירטע היץ דיסיפּיישאַן סטרוקטור: אינטעגרירן די קאָאָלינג פינס מיט די היץ דיסיפּיישאַן פינס און היץ פּייפּס צו פֿאַרבעסערן היץ דיסיפּיישאַן עפעקטיווקייַט און רעדוצירן די קוילעלדיק באַנד.

III טיפּישע אַפּליקאַציע סצענאַריאָס פון טערמאָעלעקטרישע קיל-איינהייטן, טערמאָעלעקטרישע קיל-קאָמפּאָנענטן

דער גרעסטער מעלה פון טערמאָעלעקטרישע קיל-איינהייטן ליגט אין זייער האַרטע-שטאַט נאַטור, ראַש-פֿרייע אָפּעראַציע, און פּינקטלעכע טעמפּעראַטור קאָנטראָל. דעריבער, האַלטן זיי אַן אומפֿאַרבייטלעכע פּאָזיציע אין סצענאַרן וווּ קאָמפּרעסאָרן זענען נישט פּאַסיק פֿאַר קילן.

אין דעם פעלד פון קאנסומער עלעקטראניק

מאָביל טעלעפאָן היץ דיסיפּיישאַן: הויך-סוף גיימינג טעלעפאָנען זענען יקוויפּט מיט מיקראָ טערמאָעלעקטרישע קילינג מאָדולן, TEC מאָדולן, פּעלטיער דעוויסעס, פּעלטיער מאָדולן, וואָס, אין קאָמבינאַציע מיט פליסיק קילינג סיסטעמען, קענען געשווינד נידעריקער די טשיפּ טעמפּעראַטור, פּרעווענטינג אָפטקייַט רעדוקציע רעכט צו אָוווערכיטינג בעשאַס גיימינג.

אויטאָ פרידזשידערס, אויטאָ קילערס: קליינע אויטאָ פרידזשידערס נוצן מערסטנס טערמאָעלעקטרישע קיל טעכנאָלאָגיע, וואָס קאָמבינירט קיל און הייצונג פונקציעס (הייצונג קען דערגרייכט ווערן דורך סוויטשינג די קראַנט ריכטונג). זיי זענען קליין אין גרייס, נידעריק אין ענערגיע קאַנסאַמשאַן, און קאַמפּאַטאַבאַל מיט די 12V מאַכט צושטעלן פון אַ מאַשין.

געטראַנק קיל גלעזל/איזאָלירטע גלעזל: די פּאָרטאַטיווע קיל גלעזל איז אויסגעשטאַט מיט אַן איינגעבויטע מיקראָ קיל פּלאַטע, וואָס קען שנעל קילן געטראַנקען צו 5 ביז 15 גראַד צעלזיוס אָן זיך פֿאַרלאָזן אויף אַ פרידזשידער.

2. מעדיצינישע און ביאָלאָגישע פעלדער

פּינקטלעכע טעמפּעראַטור קאָנטראָל עקוויפּמענט: ווי למשל PCR אינסטרומענטן (פּאָלימעראַזע קייט רעאַקציע אינסטרומענטן) און בלוט פרידזשידערס, דאַרפן אַ סטאַבילע נידעריק-טעמפּעראַטור סביבה. האַלב-קאָנדוקטאָר פרידזשידער קאָמפּאָנענטן קענען דערגרייכן פּינקטלעכע טעמפּעראַטור קאָנטראָל אין ±0.1℃, און עס איז נישטאָ קיין ריזיקע פון ​​קילשטאָף קאַנטאַמאַניישאַן.

טראָגבאַרע מעדיצינישע דעוויסעס: אַזאַ ווי אינסולין קיל קעסטלעך, וואָס זענען קליין אין גרייס און האָבן אַ לאַנג באַטאַרייע לעבן, זענען פּאַסיק פֿאַר צוקערקרענק פּאַטיענץ צו טראָגן ווען זיי גייען אַרויס, און ענשור די סטאָרידזש טעמפּעראַטור פון אינסולין.

לאַזער עקוויפּמענט טעמפּעראַטור קאָנטראָל: די קערן קאָמפּאָנענטן פון מעדיציניש לאַזער באַהאַנדלונג דעוויסעס (אַזאַ ווי לייזערס) זענען סענסיטיוו צו טעמפּעראַטור, און די האַלב-קאָנדוקטאָר קאָאָלינג קאָמפּאָנענטן קענען דיסאַפּייט היץ אין פאַקטיש צייט צו ענשור די סטאַביל אָפּעראַציע פון ​​​​די עקוויפּמענט.

3. אינדוסטריעלע און לופטפארט פעלדער

אינדוסטריעלע קליין-וואָג קיל-עקוויפּמענט: אַזאַ ווי עלעקטראָנישע קאָמפּאָנענט אַלטערונג פּרובירן קאַמערן און פּרעציזיע ינסטרומענט קאָנסטאַנט טעמפּעראַטור בעדער, וואָס דאַרפן אַ היגע נידעריק-טעמפּעראַטור סוויווע, טערמאָעלעקטרישע קיל-איינהייטן, טערמאָעלעקטרישע קאָמפּאָנענטן קענען זיין קאַסטאַמייזד מיט קיל-מאַכט ווי דארף.

לופטפארט עקוויפּמענט: עלעקטראָנישע דעוויסעס אין ספּייסשיפּס האָבן שוועריקייטן צו פאַרשפּרייטן היץ אין אַ וואַקוום סביבה. טערמאָעלעקטרישע קיל סיסטעמען, טערמאָעלעקטרישע קיל וניץ, טערמאָעלעקטרישע קאָמפּאָנענטן, ווי האַרט-שטאַט דעוויסעס, זענען העכסט פאַרלאָזלעך און ווייבריישאַן-פֿרייַ, און קענען ווערן גענוצט פֿאַר טעמפּעראַטור קאָנטראָל פון עלעקטראָניש עקוויפּמענט אין סאַטעליטן און ספּייס סטאַנציעס.

4. אַנדערע אויפֿקומענדיקע סצענאַרן

טראָגבאַרע דעוויסעס: קלוגע קיל העלמען און קיל קאָסטיומען, מיט איינגעבויטע פלעקסיבלע טערמאָעלעקטרישע קיל פּלאַטעס, קענען צושטעלן לאָקאַלע קילונג פֿאַר דעם מענטשלעכן קערפּער אין הויך-טעמפּעראַטור סביבות און זענען פּאַסיק פֿאַר דרויסנדיקע אַרבעטער.

קאַלטע קייט לאָגיסטיק: קליינע קאַלטע קייט פּאַקקאַגינג באָקסעס, געטריבן דורך טערמאָעלעקטרישע קילונג, פּעלטיער קילונג און באַטעריעס, קענען ווערן גענוצט פֿאַר קורץ-דיסטאַנס טראַנספּאָרטאַציע פון ​​וואַקסינען און פרישע פּראָדוקטן אָן זיך פֿאַרלאָזן אויף גרויסע קיל טראַקס.

IV. לימיטאַציעס און אַנטוויקלונג טרענדס פון טערמאָעלעקטרישע קיל-איינהייטן, פּעלטיער קיל-קאָמפּאָנענטן

עקזיסטירנדיקע באגרענעצונגען

די קיל-עפעקטיווקייט איז רעלאטיוו נידעריג: איר ענערגיע-עפעקטיווקייט פאַרהעלטעניש (COP) איז געוויינטלעך צווישן 0.3 און 0.8, וואָס איז פיל נידעריגער ווי די פון קאָמפּרעסאָר קילונג (COP קען דערגרייכן 2 ביז 5), און איז נישט פּאַסיק פֿאַר גרויס-וואָג און הויך-קאַפּאַציטעט קילונג סצענאַריאָס.

הויכע היץ דיסיפּיישאַן רעקווייערמענץ: אויב די היץ ביים היץ דיסיפּיישאַן עק קען נישט ווערן אַרויסגעלאָזט אין צייט, וועט עס ערנסט אַפעקטירן דעם קילן ווירקונג. דעריבער, מוז עס זיין אויסגעשטאַט מיט אַן עפעקטיוו היץ דיסיפּיישאַן סיסטעם, וואָס באַגרענעצט די אַפּליקאַציע אין עטלעכע קאָמפּאַקטע סינעריאָוז.

הויכע קאָסטן: די צוגרייטונג קאָסטן פון הויך-פאָרשטעלונג טערמאָעלעקטרישע מאַטעריאַלן (אַזאַ ווי נאַנאָ-דאָפּט Bi₂Te₃) איז העכער ווי די פון טראַדיציאָנעלע קיל מאַטעריאַלן, וואָס רעזולטירט אין אַ לעפיערעך הויכן פּרייַז פון הויך-סוף קאַמפּאָונאַנץ.

2. צוקונפטיגע אַנטוויקלונג טרענדס

מאַטעריאַל דורכברוך: אַנטוויקלען נידעריק-קאָסטן, הויך-ZT ווערט טערמאָעלעקטרישע מאַטעריאַלן, מיטן ציל צו פאַרגרעסערן די צימער-טעמפּעראַטור ZT ווערט צו איבער 2.0 און פֿאַרקלענערן די עפעקטיווקייט ריס מיט קאַמפּרעסער קילקייט.

פלעקסיבילאַטי און אינטעגראַציע: אַנטוויקלען פלעקסיבלע טערמאָעלעקטרישע קיל מאָדולן, TEC מאָדולן, טערמאָעלעקטרישע מאָדולן, פּעלטיער דעוויסעס, פּעלטיער מאָדולן, פּעלטיער קולערס, צו אַדאַפּטירן צו קערווד ייבערפלאַך דעוויסעס (אַזאַ ווי פלעקסאַבאַל פאַרשטעלן מאָביל טעלעפאָנען און קלוג טראָגלעך דעוויסעס); העכערן די אינטעגראַציע פון ​​טערמאָעלעקטרישע קיל קאַמפּאָונאַנץ מיט טשיפּס און סענסאָרס צו דערגרייכן "טשיפּ-לעוועל טעמפּעראַטור קאָנטראָל".

ענערגיע-שפּאָרנדיקער פּלאַן: דורך אינטעגרירן אינטערנעט פון זאכן (iot) טעכנאָלאָגיע, ווערט אינטעליגענטע אָנהייב-האַלטן און מאַכט רעגולאַציע פון ​​די קיל קאָמפּאָנענטן דערגרייכט, וואָס רעדוצירט דעם גאַנצן ענערגיע קאַנסאַמשאַן.

V. קיצער

טערמאָעלעקטרישע קיל-איינהייטן, פּעלטיער קיל-איינהייטן, טערמאָעלעקטרישע קיל-סיסטעמען, מיט זייערע אייגנאַרטיקע מעלות פון זיין האַרט-שטאַט, שטיל און פּינקטלעך טעמפּעראַטור-קאָנטראָלירט, נעמען אַ וויכטיקע פּאָזיציע אין פעלדער ווי קאָנסומער עלעקטראָניק, מעדיצינישע זאָרג און לופטפאָרט. מיט דער קעסיידערדיקער אַפּגרעיד פון טערמאָעלעקטרישער מאַטעריאַל טעכנאָלאָגיע און סטרוקטורעלער פּלאַן, וועלן די פּראָבלעמען פון זיין קיל-עפעקטיווקייט און קאָסטן ביסלעכווייַז פֿאַרבעסערן, און עס ווערט ערוואַרטעט צו פאַרבייַטן טראַדיציאָנעלע קיל-טעכנאָלאָגיע אין מער ספּעציפֿישע סינעריאָס אין דער צוקונפֿט.