ВВЕДЕНИЕ

Эффект термоэлектрического охлаждения был впервые обнаружен и описан в 1834 г. французским физиком Жаном Пельтье. Это явление, получившее название эффекта Пельтье, заключается в том, что при протекании сквозь электрическую цепь, составленную из разнородных проводников, постоянного электрического тока определенного направления в месте соединения проводников поглощается некоторое количество тепла и соответственно это место цепи охлаждается.

Последующие работы исследователей, пытавшихся объяснить природу явления Пельтье, показали, что количество поглощенного в месте соединения проводников тепла пропорционально силе тока, времени его протекания и некоторому коэффициенту, зависящему от физико-химических свойств материала проводников цепи.

Несмотря на то что со времени открытия эффекта термоэлектрического охлаждения прошло более 130 лет, его практическое использование стало возможным лишь в последние годы. Подобное положение находит себе объяснение в том, что ранее ему не придавалось большого значения, так как охлаждение, возникающее в месте соединения разнородных металлов, было весьма мало.

В 1911 г. немецкий физик Альтенкирх, пытаясь создать теорию термоэлектрического охлаждения для металлических термопар, пришел к выводу, что практически использовать это явление не представляется целесообразным.

В результате многолетних работ академика А. Ф. Иоффе и его сотрудников в 1950 г. была создана теория энергетических применений термоэлектричества, устанавливающая условия и указывающая пути создания высокоэффективных преобразователей на основе полупроводниковых материалов. В настоящее время материалами для этой цели служат интерметаллические сплавы на основе теллурида висмута и некоторых его твердых растворов. Создание высокоэффективных полупроводниковых веществ для ветвей термоэлементов позволило приступить к технической реализации эффекта Пельтье.

Впервые в мировой практике инженерные конструкции термоэлектрических охлаждающих приборов были созданы в 1957 г. в Институте полупроводников Академии наук СССР. В последующие годы в этом Институте было разработано свыше 100 разнообразных как по конструкции, так и по назначению термоохлаждающих приборов. Среди них имеются приборы, предназначенные для использования в астрономии и ботанике, ядерной физике и сельском хозяйстве, вакуумной технике и археологии, метрологии и медицине, электронике и ряде других областей техники. Многие из разработанных приборов в течение нескольких лет выпускаются отечественной промышленностью, что положило начало развитию новой отрасли холодильной техники — техники термоэлектрического приборостроения.

Столь большой интерес к этой новой отрасли техники объясняется тем, что термоэлектрическое охлаждение открыло качественно новые пути в создании малогабаритных устройств, предназначенных для понижения и стабилизации температуры в небольших объемах либо для создания локальных, строго дозированных очагов холода, что при использовании ранее существующих способов получения искусственного охлаждения было экономически нецелесообразно либо технически неосуществимо.

В термоэлектрических приборах изменением величины питающего тока можно плавно менять температуру и скорость охлаждения, а переключив направление тока, перевести прибор из режима охлаждения в режим нагрева, что позволяет осуществить изменение температуры по заданной программе.

Впервые теория и практика термоэлектрического охлаждения получили свое развитие в СССР. Отечественный приоритет в этой области защищен 68 иностранными патентами.

Читатель, интересующийся развитием техники термоэлектрического приборостроения за рубежом, может найти соответствующие ссылки в списке литературы, помещенном в конце книги.