Das Peltier-Element

Dieses Bauteil hier, ein sogenanntes Peltier-Element, war in einer Kühlbox eingebaut. Es bildete hier sozusagen das Herzstück, da es mithilfe eines elektrischen Stroms Wärme und Kälte erzeugen kann. Legt man eine elektrische Spannung an das Bauelement an, so wird auf der einen Seite Kälte erzeugt, auf der anderen Seite Wärme. Genau genommen entsteht am Peltier-Element also eine Temperaturdifferenz beider Seiten. Peltier-Elemente gehören zu den elektrothermischen Wandlern.

Ein solches Bauelement besteht aus zwei rechteckigen Keramikplatten. Zwischen ihnen befinden sich mehrere Quader aus Halbleitermaterialien.

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Der schematische Aufbau eines Peltier-Elementes
Der schematische Aufbau eines Peltier-Elementes

Der Aufbau eines Peltier-Elementes ist in diesem Bild zu sehen. Die Halbleiterelemente sind quaderförmig und durch die Metallbrücken abwechselnd oben und unten miteinander verbunden, so wie es das Bild zeigt. Durch diese Anordnung bzw. diese Art der Verbindung der einzelnen Halbleiterelemente entsteht eine Reihenschaltung, bei der alle Halbleiterelemente nacheinander vom Strom durchflossen werden. Die Hitze bzw. Kälte entsteht immer an den Verbindungsstellen der Halbleiterelemente, also an den im Bild zu sehenden Metallbrücken. Je nach Stromflussrichtung bzw. Polarität der Stromquelle wärmen sich entweder die oberen Metallbrücken auf, während sich die unteren abkühlen oder umgekehrt. Wie bereits erwähnt, wird also durch den elektrischen Strom genau genommen eine Temperaturdifferenz erzeugt. Die Menge der Kälte beispielsweise hängt also immer davon ab, wie warm oder kalt die andere Seite des Peltier-Elementes ist. Kühlt man also die warme Seite beispielsweise mit einem Lüfter zusätzlich ab, so kann auch mehr Kälte auf der kalten Seite erzeugt werden.

Ein Blick seitlich in das Peltier-Element. Bei genauerem Hinsehen kann man die Halbleiterelemente erkennen. Bei diesem Element wurde der Raum zwischen den beiden Keramikplatten mit einer Isoliermasse versehen. Dadurch wird das Element vor Feuchtigkeit geschützt. Das Loch in der Mitte dient zur Befestigung des Elementes beispielsweise auf einen Kühlkörper.

Dieses Peltier-Element arbeitet mit einer Gleichspannung von 12 Volt. Bereits durch Anschluss eines Akkus mit einer Spannung von etwa 3,7 Volt kann man deutlich fühlen, wie die eine Seite warm und die andere kalt wird. Legt man eine Spannung von 12 Volt an, muss die warme Seite des Elementes unbedingt mit einem Kühlkörper versehen werden. Ich habe aber zusätzlich noch einen kleinen Lüfter angebracht, um die Kühlleistung zu erhöhen. Das Peltier-Element hat eine Stromaufnahme von mehreren Ampere, wodurch sich eine entsprechende Leistung ergibt. Die Oberseite dieses Aufbaus wird eiskalt. Ein hier aufgebrachter Wassertropfen ist nach einer Weile eingefroren.

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