Peltierilmiötä

Peltierilmiö, nimetty ranskalaisen fyysikon Jean Charles Athanase Peltieron mukaan, on termoelektrinen ilmiö, jossa sähkövirran kulkiessa kahden erilaisen johtavan materiaalin välisestä liitoksesta ilmenee lämpötilan muutos. Tämä muutos voi olla joko lämpenemistä tai jäähtymistä, riippuen virran suunnasta ja materiaalien ominaisuuksista. Ilmiö on käänteinen Seebeck-ilmiölle, jossa lämpötilaero kahden eri johteen välillä synnyttää sähköjännitteen.

Tarkemmin sanottuna, kun sähkövirta kulkee materiaalista A materiaaliin B liitoksen yli, elektronit tai aukot siirtyvät energiatiloihin, jotka ovat joko korkeampia tai matalampia liitoskohdassa. Jos elektronit siirtyvät korkeammille energiatasoille, ne absorboivat energiaa liitoksesta, mikä johtaa sen jäähtymiseen. Jos ne siirtyvät matalammille energiatasoille, ne vapauttavat energiaa liitoksesta, mikä johtaa sen lämpenemiseen. Tämä energian siirtyminen on suoraan verrannollinen virran suuruuteen ja materiaalien sähköisiin ja termisiin ominaisuuksiin, kuten Peltier-kerroimeen.

Peltier-ilmiötä hyödynnetään käytännössä Peltier-elementeissä, jotka ovat puolijohdelaitteita. Ne koostuvat tyypillisesti keraamisista levyistä, joiden välissä on useita liitoksia puolijohdemateriaaleista, kuten vismuttitelluurista. Kun näihin liitoksiin syötetään tasavirtaa, toinen puoli elementistä jäähtyy ja toinen lämpenee. Tämä mahdollistaa laitteiden, kuten kannettavien jääkaappien, elektronisten komponenttien jäähdytysten ja lämmitysten rakentamisen ilman liikkuvia osia. Peltier-elementit ovat hiljaisia ja kestäviä, mutta niiden hyötysuhde on usein matalampi kuin perinteisten jäähdytysjärjestelmien.