Peltier, ısı enerjisiyle elektrik enerjisi arasında bir çeşit dönüşüm yapmamızı sağlayan termo elektrik sistem olarak tanımlanmaktadır. Termoelektrik olay Joule yasası, Seebeck etkisi, Peltier etkisi ve Thomson etkisi ile izah edilebilir. Bununla birlikte bir termoelektrik modül P ve N tipi yarı iletkenlerden meydana gelen termoelement malzemelerden oluşur.
Peltier sitemi bir termoelektrik sistem olarak karşımıza çıkar. Termoelektrik sistem ise ısı enerjisi ile elektrik enerjisinin birbirleri arasındaki dönüşümü meydana getiren sistemlere verilen isimdir. Termoelektrik modül N ve P tipi olmak üzere yarı iletkenlerden oluşmuş termoelement malzemelerden meydana gelir.
Ayrıca bu termoelement sistem elektrik yönünden seri, termal yönden ise paralel bir şekilde bağlanarak değişik amaçlar doğrultusunda değişik kapasiteler dahilinde termoelektrik modüller elde edilmesi sağlanır. Akabinde geniş peltier ısıtma ve peltier soğutma alanlarında pek çok yerde kullanılmaktadır.
İki ucuna da doğru akım verildiğinde N ve P tipindeki elemanlar sahip oldukları elektronları bir uçtan diğerine olacak şekilde iterler. Böylelikle bir yüzde ısınma meydana gelirken diğer taraf da soğutma işlemi ortaya çıkar. Dolayısıyla peltierler nasıl çalışır sorusunun en basit cevabı bu şekildedir. Bu sayede termoelektrik modül adeta bir ısı pompası niteliğinde çalışır.
Aynı zamanda termoelektrik modülün iki yüzeyi arasındaki sıcaklık farkı meydana getirilirse termoelektrik modül, tıpkı bir DC akım kaynağı gibi davranır ve akabinde elektrik üretir. Ancak yapısı gereği peltier akımı uygulandığında bir tarafı ısınan diğer bir tarafı ise soğuyan bir eleman olarak işlev görür.
Soğutma sistemlerinin yer aldığı elektronik ürünlerde peltier sisteme başvurmak en doğru tercih olacaktır. Peltier de mekanik hareketli parçalarının bulunmaması, akışkan sıvı içermemesi ve hafif ağırlıklı olmasından dolayı sıkça tercih edilmektedirler.
Kullanımı itibari ile eşdeğer özellikteki sistemlere nazaran daha ekolojik olduğu için ve kompresör içermediğinden dolayı daha sessiz çalışmaktadır. Aynı zamanda montaj kolaylığı da sağlamaktadır. Bu nedenle peltierlerin kullanım alanları geniştir.
Peltierlerin sınıflandırılması güçlerine göre yapılır. Bu sebeple oldukça geniş ısıtma ve soğutma alanlarında tercih edilmektedir. Bilgisayarlı sulu soğutma sistemlerinde suyun derecesini düşürmek yani soğutmak için, basit ısıtıcı devrelerde ve araç buzdolaplarında kullanılabilir.
Fiyat performans bakımından en hızlı soğutma ve ısıtma işlemi yapabilen yegane sistem olarak bilinmektedir. Aynı zamanda yapısı gereği tam zıttı bir işlemde elektrik enerjisi üretimi de yapabilmektedir. Yüzeyin birini ısıtarak diğerini soğutulduğunda enerji elde edilmektedir. Buna en bilindik örnek olarak ise dekoratif petek üstü yel değirmenleri gösterilebilir.
Yarı iletkenden yapılan çalışmaların neticesinde günümüzde piyasada sıkça tercih edilen peltier elemanı keşfedilmiştir. Peltier icadının bulunmasında ilk adımı Estonya’lı bilim insanı Thomas Johann Seeback 1823 yılında atmıştır. Seeback, iki farklı metal kullanarak bir halka oluşturmuştur.
Meydana getirdiği bu halkanın eklem yerlerini ısıttığı zaman ise ortamdaki pusula ibresinin saptığını gözlemlemiştir. Bu keşif ile yarı iletken maddelerin ısıya maruz kaldıkları vakit etraflarında manyetik bir alan meydana getirdikleri anlaşılmıştır.
Thomas Johann Seeback’in bu gözleminden 12 sene sonra 1835’te Fransız bilim adamı Thomas Johann yarıiletkenlerde ki elektrik ve ısı arasındaki ilişkinin çift taraflı bir çeşit ilişki olduğunu kanıtlamıştır. Buna bağlı olarak da yarıiletkenlerin uçlarına gerilim uygulandığı zaman bir taraf soğurken diğer taraf da ısınmaktadır.
Peltier sisteminin ortaya koyduğu bu çalışma neticesinde yarı iletkenlerin elektrik - ısı ilişkisi termoelektrik bölümünde peltier etkisi olarak anılmıştır ve literatürde önemli bir yapı taşı olarak yerini almıştır. Günümüzde de bu önemini hala korumaktadır.
Peltier içerisinde yer alan termoelektrik madde ile birlikte bir yüzeyde ki ısı diğer yüzeye kolay bir şekilde aktarılmaktadır. Aynı zamanda peltier içerisinde yer alan P ve N tipi uçlar ise seri bağlı olarak yerleştirilmiştir. Gerilim uygulandığı vakitten sonra elektronlar sırasıyla soğuk taraftan sıcak tarafa doğru bir hareket ile devam etmektedir.
Elektronlar yardımı ile ısı soğuk taraftan sıcak olan tarafa taşınmış olmaktadır. Bununla birlikte peltierin sıcak yüzü ne kadar çok ısınır ise soğuk yüzü de o kadar çok soğuyacaktır. Dolayısıyla çalışma işlevi arttıkça sıcaklık farkı da artacaktır.
Peltier yapısı gereği bir tarafı soğurken diğer bir tarafı ısınan bir özelliğe sahip olmaktadır. Ancak bir tarafı ısıtmak istediğiniz durumlarda diğer tarafını düzgün bir biçimde soğutamazsanız sistemde birbiri arasında istem dışı sıcaklık alışverişi meydana gelecektir.
Peltier bu durumda, karşı bir elektrik üretimine gidecektir. Dolayısıyla peltier bozularak çalışmaz hale gelecektir. Aynı zamanda peltier içerisinde yer alan yarı iletken de oldukça narin ve kırılgan bir yapıya sahiptir. Üzerine herhangi bir darbe alması halinde bu iletken yapı kırılarak, peltier sisteminin bir daha çalışmamasına neden olmaktadır. Bu gibi durumlar neticesinde Peltier bozulmaktadır.
Peltier sistemi icat edildiği günden bugüne birçok alanda kullanılmıştır. Ancak günümüz teknolojisi ile birleşerek genel olarak soğutma ve ısıtma işlemlerinin aynı cihaz üzerinde tercih edildiği alanlarda daha fazla tercih edilmektedir. Termoelektrik soğutma sistemlerinin sıkça tercih edilme sebeplerinden biri de hafif ağırlıklı, mekanik hareketli parçalarının olmaması ve akışkan sıvı içermemesinden kaynaklıdır.
Bu tarz avantajlara sahip olması ile Termoelektrik sistemler tercih sebebidir. Aynı zamanda termoelektrik sistemler soğutucu gazları kullanan sistemlere oranla daha ekolojik bir yapıya sahip olduğu için de sıkça kullanılır. Bu sistem kompresör içermemesi nedeniyle daha sessiz çalışır. Montaj işlemleri ise kolaylık sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.
Günümüzde yanlış kullanımı dışında pek bir sorun aksetmeyen bu sistem özellikle şuan için soğutma sistemlerinde oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu sebeple kendi oyun bilgisayarlarınızın da su soğutma sistemini yaparak kendi deponuzun sürekli soğuk olmasını sağlamanız mümkündür.
Aynı zamanda dilerseniz kullanacağınız küçük bir güvenlik elemanı ile birlikte gereksiz çalışmasını dahi kolaylıkla engelleyebilirsiniz. Bunun haricinde isterseniz enerji üretimi için de tercih edilebilir. Ufak deneylerinizin yanı sıra Güneş kaynağından elde edilen ısı ile hava ısısının düşük olmasından yararlanılabilir.
Bunun dışında sizin de aklınıza gelebilecek ve ısı farkı oluşan çeşitli her türlü sistemde enerji elde etmeniz mümkün hale gelmektedir. Burada önemli olan unsur ise iki yüzey arasında oluşacak ısı farkı ne kadar yüksek meydana gelirse ortaya çıkacak enerji verimi de o kadar fazla olacaktır. Bu husus dikkate alındığında deneyler yapabilirsiniz.
