
- •Оглавление
- •1 Явление ядерного распада как основа ядерной энергетики
- •1.1 Из каких частиц состоит ядро атома, какие у них свойства – масса, заряд
- •1.2 Назвать 3 основных вида радиоактивных излучений и дать характеристики (заряд, масса, проникающая способность) образующих их частиц.
- •1.3 Закон радиоактивного распада. Период полураспада.
- •1.4 Что называется естественной радиоактивностью, показать и объяснить на примерах
- •1.5 Цепная реакция деления ядра. Критическая масса.
- •1.6 Принцип работы ядерного реактора
- •1.7 Дефект массы. Ядерные и термоядерные реакции
- •2. Тепловые машины и тепловые насосы различных видов. Методы повышения кпд двс в современном автомобилестроении
- •2.1 Первый и второй законы термодинамики
- •2.2 Тепловой двигатель, кпд, примеры
- •2.3 Цикл Карно
- •2.4 Тепловой насос, холодильный и отопительный коэффициенты.
- •2.5 Типы тепловых насосов и области их практического применения
- •2.6. Способы увеличения кпд промышленных тепловых двигателей
- •3. Эффект Пельтье. Термоэлектрические преобразователи. Новые применение, перспективы использования
- •3.1 Эффект Пельтье
- •3.2. Эффект Зеебека
- •3.2 Уравнение теплового баланса термоэлектрического теплового насоса
- •3.3 Устройство и основные характеристики термоэлектрический модуля (тэм)
- •3.4 Преимущества и недостатки термоэлектрического охлаждения
- •3.5 Основные области применения термоэлектрического охлаждения тэм. Перспективы.
- •3.6 Термоэлектрический генератор (тэг). Конструкция, параметры.
- •3.7 Основные области применения тэг.
- •4. Изобретение транзистора как революционный этап развития электроники. Основные положения физики полупроводников. Эволюция твердотельной электроники за последние 20 лет
- •4.1 Дать объяснение понятию полупроводник и показать в чем состоит уникальность свойств полупроводников с точки зрения электроники
- •4.2. Назвать три основные энергетические зоны в полупроводниках. Объяснить их отличительные свойства с точки зрения характера движения электронов.
- •4.3. Понятие собственного полупроводника. Зависимость концентрации носителей от температуры.
- •4.4. Что такое легированный (примесный) полупроводник. Объяснить понятие n и p типов проводимости.
- •4.5 Чем обусловлено появление в области p-n перехода Объемного Пространственного Заряда (опз). Динамика опз при подаче на p-n переход внешнего электрического смещения.
- •4.6 Дать качественное описание Вольт-Амперной Характеристики полупроводникового диода.
- •4.7. Как устроены биполярный и полевой транзисторы. Основное назначение транзистора
- •4.8 Перечислите основные элементы полупроводниковой техники и кратко объясните их назначение
- •4.9. Высокочастотные hemt транзисторы
- •4.10. Виды Интегральных микросхем. Примеры. Закона Мура.
- •4.11. Основные технологические этапы производства интегральных микросхем
- •5. Современные методы хранения информации. Открытие эффекта гигантского магнетосопротивления – революционный этап в развитии магнитной записи данных
- •5.1 В чем заключен принцип магнитной записи данных
- •5.2 Что такое эффект Холла
- •5.3 Что такое обычное магнетосопротивление и каков порядок его величины
- •5.4 В чем заключено огромное практическое значение эффекта Гигантского магнетосопротивления
- •5.5. Назовите основные элементы современного магнитного накопителя данных (‘жесткого диска”)
- •6.1 Как рождается квант света в полупроводниковых приборах.
- •6.2 В чем разница между прямозонными и непрямозонными полупроводниками. Приведите примеры тех и других полупроводников
- •6.3 Принцип работы светодиода
- •6.4 Определение спонтанного и вынужденного излучений
- •6.5. Что такое инверсная заселенность уровней
- •6.6 Что такое накачка (лазера) и какие виды накачек вы знаете
- •1.2.1 Накачка электронным пучком
- •1.2.2 Накачка электрическим разрядом
- •1.2.2.2 Накачка быстрым поперечным электрическим разрядом
- •2.2.3 Накачка электрическим разрядом с предионизацией электронным пучком
- •1.2.2.4 Накачка двойным электрическим разрядом
- •6.7 Принцип работы полупроводникового лазера. Пороговый ток
- •6.8.Виды полупроводниковых лазеров – лазеры на гетерорструктурах, квантовых ямах и квантовых точках.
- •6.9.Области применения п.П. Лазеров и светодиодов
- •6.10.Какой эффект лежит в основе передачи света по оптоволокну. Устройство, виды и параметры современных оптических волокон
- •6.11. Что такое когерентное оптическое излучение.
3.2 Уравнение теплового баланса термоэлектрического теплового насоса
Т
ермоэлектрический
тепловой насос на эффекте Пельтье
работает по довольно простому принципу:
с двух сторон специальной полупроводниковой
пластины подается небольшое постоянное
напряжение. При такой схеме одна сторона
нагревается, а другая охлаждается. Вся
суть эффекта заключается в пластине
элемента Пельтье, которая состоит из
двух слоев. Каждый слой в зоне проводимости
имеет разные уровни энергии электронов.
Под действием внешнего напряжения
электрон переходит в более
высокоэнергетическую зону проводимости
и приобретает энергию. При этом процессе
место контакта полупроводников
охлаждается (при обратном направлении
тока происходит обратный эффект). Главным
достоинством такого элемента является
простота его конструкции, отсутствие
подвижных частей и потоков жидкости
или газа. Это дает полную бесшумность
в работе, компактные размеры и высокую
стойкость к вибрационным и ударным
нагрузкам. Да и напряжение для работы
требуется всего несколько вольт. Однако
такой термоэлектрический элемент имеет
существенный недостаток: у него
относительно невысокая эффективность,
практически в 1,5 раза ниже, чем у
компрессионных испарительных тепловых
насосов. Поэтому практическое применение
элементов Пельтье ограничено и широко
применяется лишь в переносных автомобильных
холодильниках.
Уравнение теплового баланса
Тепло, поступающее на холодные спаи ветвей за счет эффекта Джоуля и механизма теплопроводности, а также тепловой поток от охлаждаемого объекта поглощаются на холодном спае за счет эффекта Пельтье. Тепло, поглощаемое термоэлектрическим модулем, называется холодопроизводительностью - Qc.
3.3 Устройство и основные характеристики термоэлектрический модуля (тэм)
Единичным элементом термоэлектрического модуля (ТЭМ) является термопара, состоящая из двух разнородных элементов с p- и n- типом проводимости. Элементы соединяются между собой при помощи коммутационной пластины из меди. В качестве материала элементов традиционно используются полупроводники на основе висмута, теллура, сурьмы и селена.
Термоэлектрический модуль (Элемент Пельтье) представляет собой совокупность термопар, электрически соединенных, как правило, последовательно. В стандартном термоэлектрическом модуле термопары помещаются между двух плоских керамических пластин на основе оксида или нитрида алюминия. Количество термопар может изменяться в широких пределах - от единиц до сотен пар, что позволяет создавать ТЭМ практически любой холодильной мощности - от десятых долей до сотен ватт.
При прохождении через термоэлектрический модуль постоянного электрического тока между его сторонами образуется перепад температур -одна сторона (холодная) охлаждается, а другая (горячая) нагревается. Если с горячей стороны ТЭМ обеспечить эффективный отвод тепла, например, с помощью радиатора, то на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на десятки градусов ниже температуры окружающей среды. Степень охлаждения будет пропорциональной величине тока. При смене полярности тока горячая и холодная стороны меняются местами.