Desarrollo de un modelo físico y numérico del transporte electro-térmico en celdas unitarias Peltier basadas en interfaces metal-semiconductor
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Universidad Autónoma de Baja California.
Descripción
Abstract
Introducción: Los dispositivos termoeléctricos permiten la conversión directa entre energía eléctrica y energía
térmica mediante el aprovechamiento de fenómenos termoeléctricos fundamentales, tales como
los efectos Seebeck y Peltier. A diferencia de los sistemas de refrigeración convencionales,
estos dispositivos no requieren partes móviles ni fluidos de trabajo, lo que les confiere ventajas
importantes en términos de confiabilidad, compactación y control preciso de la temperatura. Debido
a estas características, las celdas termoeléctricas han encontrado aplicaciones en sistemas
de refrigeración de estado sólido, control térmico de dispositivos electrónicos y aprovechamiento
de gradientes térmicos para la generación de energía eléctrica [1, 3, 4].
El funcionamiento de una celda termoeléctrica de efecto Peltier se basa en el transporte de
portadores de carga a través de materiales semiconductores con diferentes propiedades eléctricas
y térmicas. Cuando una corriente eléctrica atraviesa el dispositivo, los portadores intercambian
energía con la red cristalina, dando lugar a la absorción o liberación de calor en las interfaces
entre materiales. En este contexto, el desempeño del dispositivo depende de manera crítica de
la eficiencia con la que se transportan las cargas eléctricas y de la forma en que se distribuyen
los potenciales eléctricos y térmicos a lo largo de la estructura.
En particular, las interfaces metal–semiconductor desempeñan un papel fundamental en el
comportamiento global del dispositivo, ya que en ellas se establecen las condiciones de frontera
para el transporte de carga. La naturaleza del contacto, ya sea óhmico o Schottky, determina
la existencia de barreras de potencial que pueden modificar la densidad de corriente eléctrica
y generar pérdidas energéticas adicionales. Estas pérdidas no solo afectan el comportamiento
eléctrico del sistema, sino que también impactan directamente la transferencia de calor asociada
al efecto Peltier, influyendo en la magnitud y estabilidad del gradiente de temperatura generado.
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Bajo este enfoque, resulta necesario analizar de manera detallada el comportamiento eléctrico
de las interfaces metal–semiconductor y su influencia sobre el desempeño termoeléctrico
del dispositivo. La comprensión de estos fenómenos permite establecer una base sólida para el
desarrollo de modelos físicos que describan de forma más precisa el transporte de carga y energía
en celdas termoeléctricas, así como para la optimización de su diseño y operación.
Palabras clave
Semiconductores||Tesis y disertaciones académicas||lemb||Efecto Peltier||Tesis y disertaciones académicas.