Abstract

GUREVICH, Yu. G.  and  LOGVINOV, G.N.. Theory of thermoelectric cooling in semiconductor structures. Rev. mex. fis. [online]. 2007, vol.53, n.5, pp.337-349. ISSN 0035-001X.

Un nuevo enfoque es sugerido para explicar el efecto Peltier. Este enfoque está basado en la idea de la aparición de flujos de difusión termicos inducidos en cualquier medio no uniforme a través del cual circula una corriente de d.c., en particular en una estructura compuesta de dos semiconductores uniformemente diferentes. Estos flujos de difusión térmicos inducidos aparecen para compensar el cambio de los flujos termicos llevados por una corriente eléctrica (flujos térmicos de deriva) durante su conducción a través de la unión de acuerdo con el principio general de Le Chatelier-Braun. La aparicion de estos flujos de difusión térmicos resulta en la no uniformidad de temperatura en la estructura y, por consiguiente, el enfriamiento o calentamiento de la unión. La ecuación general de balance de energía es obtenida. Se muestra que solamente existen dos fuentes de calor. Existe la fuente de calor de Joule y la fuente de calor de Thompson. Ambos son proporcionales al valor de sus magnitudes en el problema considerado. Cualquier fuente de calentamiento o enfriamiento de Peltier esta ausente. Es obtenida la nueva ecuacion para el calor de Thompson y es llevada fuera de sus interpretaciones físicas de esta. Las nuevas condiciones de frontera para la ecuación de balance de calor son obtenidas. El análisis de estas condiciones frontera muestra que las fuentes de calor de Peltier están también ausentes en la unión. Es mostrado que, en el caso general, el enfriamiento termoeléctrico representa la superposición de dos efectos, el efecto Peltier isotérmico y el efecto Peltier adiabático. Ambos son esencialmente dependientes de la conductividad térmica superficial de la unión. El efecto Peltier isotérmico desaparece en el limitante caso de una muy pequeña conductividad térmica superficial mientras que el efecto Peltier adiabático desaparece en el limitado caso de una muy grande conductividad térmica superficial. La dependencia del enfriamiento termoeléctrico sobre las dimensiones geométricas de la estructura es discutida. Se muestra que el enfriamiento termoeléctrico (calentamiento) es un proceso termodinámico reversible en aproximación lineal con la corriente eléctrica aplicada.

Keywords : Termoelectricidad; enfriamiento termoeléctrico; efecto Peltier.