11
2.5 Bahan Thermo-Electric TEC
Semikonduktor adalah bahan pilihan untuk Thermo-Electric yang umum dipakai. Bahan semikonduktor Thermo-Electric yang paling sering digunakan saat
ini adalah Bismuth Telluride Bi2Te3 yang telah diolah untuk menghasilkan blok atau elemen yang memiliki karakteristik individu berbeda yaitu N dan P. Bahan
Thermo-Electric lainnya termasuk Timbal Telluride PbTe, Silicon Germanium
SiGe dan Bismuth-Antimony SbBi adalah paduan bahan yang dapat digunakan dalam situasi tertentu. Namun, Bismuth Telluride adalah bahan terbaik dalam hal
pendinginan.
Bismuth Telluride memiliki dua karakteristik yang patut dicatat. Karena struktur kristal, Bismuth Telluride sangat anisotropic. Perilaku anisotropic
perlawanan lebih besar daripada konduktivitas termalnya. Sehingga anisotropic ini dimanfaatkan untuk pendinginan yang optimal. Karakteristik lain yang
menarik dari Bismuth Telluride adalah kristal Bismuth Telluride Bi2Te3 terdiri dari lapisan heksagonal atom yang sama.
2.6 Konstruksi Thermo – Elektrik TEC
Thermo-Electric dibangun oleh dua buah semikonduktor yang berbeda,
satu tipe N dan yang lainnya tipe P. mereka harus berbeda karena mereka harus memiliki kerapatan elektron yang berbeda dalam rangka untuk bekerja. Kedua
semikonduktor diposisikan paralel secara termal dan ujungnya digabungkan dengan lempeng pendingin biasanya lempeng tembaga atau aluminium.
Universitas Sumatera Utara
12
Gambar 2.2. Penampang Thermo-Electric
Ujung penghantar dari dua bahan yang berbeda dihubungkan ke sumber tegangan, dengan demikian arus listrik akan mengalir melalui dua buah
semikonduktor yang terhubung secara seri. seperti Gambar 2.2. Aliran arus DC yang melewati dua semikonduktor tersebut menciptakan perbedaan suhu. Sebagai
akibat perbedaan suhu ini, Peltier pendingin menyebabkan panas yang diserap dari sekitar pelat pendingin akan pindah ke pelat lain heat sink.
Gambar 2.3. Proses pemindahan panas
Dalam prakteknya banyak pasangan Thermo-Electric pasangan seperti dijelaskan diatas, yang terhubung paralel dan diapit dua buah pelat keramik dalam
sebuah Thermo-Electric tunggal. Sedngkan besarnya perbedaan suhu panas dan
Universitas Sumatera Utara
13 dingin adalah sebanding dengan arus dan jumlah pasangan semikonduktor di unit,
seperti Gambar 2.3.
Pendingin ruangan memanfaatkan kompresor, kondensor dan refrigeran cair untuk mendapatkan suhu yang rendah, dengan sumber tegangan AC.
Sementara Thermo-Electric menggunakan tegangan DC, heat sink dan semikonduktor. Perbedaan mendasar ini memberikan pendingin Thermo-Electric
mempunyai keunggulan dibanding kompresor. Keunggulan itu antara lain :
1. Tidak ada bagian yang bergerak. Sehingga sangat sedikit atau bahkan
tidak memerlukan perawatan. Hal ini sangat ideal untuk penggunaan yang mungkin sensitif terhadap getaran mekanis pendinginan.
2. Tidak ad zat pendingin semisal CFC yang berpotensi membahayakan.
3. Mengurangi kebisingan semisal kipas pendingin sementara
memberikan pendinginan yang lebih besar. 4.
Cocok untuk aplikasi-aplikasi yang berukuran kecil semisal mikroelektronik.
5. Umur panjang, lebih dari 100.000 jam MTBF Mean Time Between
Failures. 6.
Mudah dikontrol dengan tegangan dan arus. 7.
Respon dinamis cepat. 8.
Dapat memberikan pendinginan di bawah suhu lingkungan. 9.
Ukuran kecil dan ringan.
2.6.1 Komponen Dasar Sistem Pendingin Termoelektrik Peltier
Pada pendingin termoelektrik peltier terdapat heat sink yang berfungsi untuk menyerap kalor pada sisi dingin elemen peltier maupun pada pembuangan
kalor pada sisi panas peltier. Susunan dasar termoelektrik setidaknya terdiri dari elemen-elemen peltier dan heatsink baik pada sisi dingin maupun sisi panas
peltier,seperti yang terlihat pada Gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
14
2 1
3
5
6
Keterangan: 1.
sisi dingincool sink 2.
plat keramik dingin 3.
plat keramik panas 4.
sel termoelektrik 5.
sisi panasheat sink 6.
sirip-sirip fins
4
Gambar 2.4 Susunan dasar pendingin termoelektrik peltier cooler
Bagian yang didinginkan dapat langsung dihubungkan dengan sisi elemen peltier maupun dihubungkan terlebih dahulu dengan alat penukar kalor sebelum
dihubungkan dengan sisi dingin elemen peltier. Alat penukar kalor tersebut dapat berupa fluida. Kalor yang dihasilkkan pada sisi panas elemen peltier akan
disalurkan kelingkungan melalui udara baik secara konveksi maupun melaui
pendingin ruangan.
2.7 Dayaguna Thermo-Electric
Sebuah Thermo-Electric biasanya akan menghasilkan perbedaan suhu maksimal 70
o
C antara sisi panas dan dinginnya. Apabila Thermo-Electric semakin panas maka akan semakin kurang efisiensinya. Karena Thermo-Electric perlu
untuk mengurangi atau menghilangkan panas yang ditimbulkan dari proses pendinginan maupun dari panas yang dihasilkan oleh daya listrik yang
diumpankan. Jumlah panas yang ditimbulkan sebanding dengan arus dan waktu.
Thermo-Electric mempunyai efisiensi 4 kali lebih rendah jika
dibandingkan dengan yang konvensional. Thermo-Electric mempunyai efisiensi sekitar 10 - 15, sementara efisiensi model konvensional antara 40 - 60.
Karena efisiensi yang rendah ini, pendingin Thermo-Electric umumnya hanya digunakan dalam aplikasi dimana diperlukan tidak ada bagian yang boleh
Universitas Sumatera Utara
15 bergetar, pemeliharaan rendah, ukuran kecil, dan orientasi ketidakpekaan, seperti
Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Ukuran Thermo-Electric
2.8 Aplikasi Termoelektrik Secara Garis Besar
Kategori