Елементи Пельтьє

Елементи Пельтьє застосовуються в кондиціонерах, холодильниках, комютерних системи охолодження, інкубаторах.
Крім того, елементи Пельтьє застосовуються для охолодження пристроїв із зарядовим зв'язком в цифрових фотокамерах. За рахунок цього досягається помітне зменшення теплового шуму при тривалих експозиціях (наприклад в астрофотографії). Багатоступінчасті елементи Пельтьє застосовуються для охолодження приймачів випромінювання в інфрачервоних сенсорах.
Також елементи Пельтьє часто застосовуються для охолодження та термостатування діодних лазерів з тим, щоб стабілізувати довжину хвилі випромінювання.

В основі роботи елементів Пельтьє лежить контакт двох струмопровідних матеріалів з різними рівнями енергії електронів в зоні провідності. При протіканні струму через контакт таких матеріалів, електрон повинен отримати енергію, щоб перейти у більш високоенергетичну зону провідності іншого напівпровідника. При поглинанні цієї енергії відбувається охолодження місця контакту напівпровідників. При протіканні струму в зворотному напрямку відбувається нагрівання місця контакту напівпровідників, додатково до звичайного тепловому ефекту.

При контакті металів ефект Пельтьє настільки малий, що непомітний на тлі омічного нагріву і явищ теплопровідності. Тому при практичному застосуванні використовуються контакт двох напівпровідників.

Елемент Пельтьє складається з однієї або більше пар невеликих напівпровідникових паралелепіпедів — одного N-типу і одного р-типу в парі (зазвичай телуриду вісмуту, Bi2Te3 та германіда кремнію), які попарно з'єднані за допомогою металевих перемичок. Металеві перемички одночасно служать термічними контактами і ізольовані непровідною плівкою або керамічною платівкою. Пари паралелепіпедів з'єднуються таким чином, що утворюється послідовне з'єднання багатьох пар напівпровідників з різним типом провідності, так щоб вгорі були одні послідовності з'єднань (п-> р), а знизу протилежні (p-> п). Електричний струм протікає послідовно через всі паралелепіпеди. В залежності від напрямку струму верхні контакти охолоджуються, а нижні нагріваються — або навпаки. Таким чином електричний струм переносить тепло з одного боку елемента Пельтьє на протилежну і створює різницю температур.