JOURNAL OF NEW CENTURY INNOVATIONS
Volume–78_Issue-4_June-2025
48
48
TERMOELEKTRIK EFFEKT. TERMOELEKTRIK GENERATOR
Jabborov Ibrohim Raxmatilla o‘g‘li
TDTUOF Elektr texnikasi va elektr mexanikasi
kafedrasi assistenti
Japporova Shahlo Raxmatilla qizi
TDTUOF Elektr texnikasi, elektr mexanikasi va
elektr texnologiyalari yo’nalishi talabasi
Annotatsiya:
Mazkur maqolada termoelektrik effekt va uning asosida ishlovchi
termoelektrik generatorlarning fizik asoslari, ishlash prinsipi, qurilish elementlari
hamda qoʻllanilish sohalari yoritilgan. Asosiy diqqat Seebeck va Peltier effektlariga
qaratilgan boʻlib, ular orqali issiqlik energiyasini bevosita elektr energiyasiga
aylantirish imkoniyati izohlangan. Termoelektrik materiallarning elektr va issiqlik
oʻtkazuvchanligi, Seebeck koeffitsienti, shuningdek, samaradorlikni belgilovchi ZT
ko‘rsatkichi tahlil qilingan. Qurilmalarda p- va n-turdagi yarimoʻtkazgichlardan
foydalanish, ularning modullarda joylashtirilishi, harorat gradyenti asosidagi tok hosil
boʻlishi tushuntirilgan. Termoelektrik generatorlarning afzalliklari – harakatsiz
qismlari, ishonchliligi, kam texnik xizmat talab qilishi – va ularning qiyin muhitlardagi,
masalan, kosmik apparatlar, uzoq masofadagi meteorologik stansiyalar kabi joylardagi
qoʻllanilishi ko‘rsatilgan. Shuningdek, termoelektrik tizimlarni samarali ishlashi uchun
zarur boʻlgan muhandislik yondashuvlari va issiqlik almashinuvi muammolari
muhokama qilingan.
Kalit so’zlar:
Termoelektrik effekt, termoelektrik generator, Seebeck, Peltier,
meteorologik, stansiya, issiqlik, kosmik apparatlar.
Аннотация:
В
данной
статье
рассматриваются
основы
термоэлектрического эффекта и принцип действия термоэлектрических
генераторов, преобразующих тепловую энергию непосредственно в
электрическую. Основное внимание уделяется эффектам Зеебека и Пельтье,
лежащим в основе термоэлектрических явлений. Приведены характеристики
термоэлектрических материалов, такие как электрическая и теплопроводность,
коэффициент Зеебека и показатель эффективности ZT. Описана конструкция
термоэлектрических модулей на основе p- и n-типа полупроводников, а также
формирование электрического тока за счёт температурного градиента.
Подчёркнуты преимущества термоэлектрических генераторов — отсутствие
движущихся частей, надёжность, простота обслуживания, что делает их
пригодными для использования в условиях с ограниченным доступом, например,
JOURNAL OF NEW CENTURY INNOVATIONS
Volume–78_Issue-4_June-2025
49
49
в космических аппаратах, автономных маяках и метеостанциях. Также
затронуты инженерные аспекты проектирования термоэлектрических систем,
включая теплообмен и минимизацию потерь энергии на границах материалов.
Ключевые слова:
Термоэлектрический эффект, термоэлектрический
генератор, Зеебек, Пельтье, метеорологический, электростанция, тепло,
космический аппарат.
Termoelektrik effekt
- bu issiqlikni to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga
aylantirishdir. Joule qonuniga binoan, tok o'tkazuvchi Supero'tkazuvchilar
o'tkazuvchanlik qarshiligi va u orqali o'tadigan tok kvadratining ko'paytmasiga
mutanosib issiqlik hosil qiladi. 1820-yillarda Tomas J. Zebek ushbu qonunni
boshqacha talqin qilib sinovdan o'tkazdi. U ikkita bir-biriga o'xshamaydigan metallarni
olib keldi, bu erda metallar tegib turadigan birikmalar har xil haroratga ega. U issiqlik
farqiga mutanosib ravishda birikmalar o'rtasida kuchlanish paydo bo'lganligini
payqadi. Ikki xil metalning tutashgan joyidagi harorat farqi tufayli hosil bo'lgan tok
deb nomlanadi
Seebeck ta'siri
.Sebeck effekti o'lchovli kuchlanish va oqim hosil
qiladi. Termoelektr generatori tomonidan hosil qilingan oqim zichligini quyidagi
tenglama bilan hisoblash mumkin.
T
S
E
emf
emf
E
V
J
Elektromotor maydonning intensivligini Seebeck koeffitsienti yordamida
hisoblash mumkin, bu har bir foydalanilayotgan material uchun o'ziga xosdir, delta T
esa harorat gradyenti. Termoelektr ta'sirini tavsiflashga yordam beradigan yana bir
ta'sir bu
Peltier effekti
.
Peltier effekti o'tkazuvchan materiallar ulanishda issiqlik tarqalishini yoki
yutilishini tavsiflashga yordam beradi. Oqim oqimining yo'nalishiga qarab, issiqlik
tarqaladi yoki materialning shu nuqtasi tomonidan so'riladi.
JOURNAL OF NEW CENTURY INNOVATIONS
Volume–78_Issue-4_June-2025
50
50
1821 yilda, Tomas Johann Seebeck ikki xil o'tkazgich o'rtasida hosil bo'lgan termal
gradiyent elektr energiyasini ishlab chiqarishi mumkinligini qayta kashf
etdi. Termoelektrik ta'sirning markazida a harorat gradyenti o'tkazuvchi materialda
issiqlik oqimi paydo bo'ladi; bu zaryad tashuvchilarning tarqalishiga olib keladi. Issiq
va sovuq mintaqalar orasidagi zaryad tashuvchilar oqimi o'z navbatida voltaj farqini
keltirib chiqaradi. 1834 yilda, Jan Charlz Afanaz Peltier teskari ta'sirni aniqladiki,
ikkita bir-biriga o'xshamaydigan o'tkazgichlarning tutashgan joyidan elektr tokining
oqishi, oqim yo'nalishiga qarab, uni isitgich yoki sovutuvchi vazifasini bajarishiga olib
kelishi mumkin.
Qurilish
Seebeck ta'siri a termopil temir va mis simlardan yasalgan
Termoelektr energiyasini ishlab chiqaruvchilar uchta asosiy tarkibiy qismlardan
iborat: termoelektrik materiallar, termoelektrik modullar va issiqlik manbai bilan
birlashadigan termoelektrik tizimlar.
Termoelektrik materiallar harorat farqlarini elektr kuchlanishiga aylantirish orqali
to'g'ridan-to'g'ri issiqlikdan quvvat hosil qiladi. Ushbu materiallar ikkalasi ham yuqori
bo'lishi kerak elektr o'tkazuvchanligi (σ) va past issiqlik o'tkazuvchanligi (κ) yaxshi
termoelektrik materiallar bo'lishi. Issiqlik o'tkazuvchanligining pastligi, bir tomoni
qizdirilganda, boshqa tomoni sovuq bo'lib qoladi, bu esa harorat gradyanida katta
kuchlanish hosil bo'lishiga yordam beradi. Elektronlar oqimining kattaligi ushbu
material bo'ylab harorat farqiga javoban Seebeck koeffitsienti (S). Berilgan
materialning termoelektr quvvatini ishlab chiqarish samaradorligi uning "xizmatining
ko'rsatkichi”
ZT = S2σT / κ.
JOURNAL OF NEW CENTURY INNOVATIONS
Volume–78_Issue-4_June-2025
51
51
Ko'p
yillar
davomida
asosiy
uchta yarim
o'tkazgichlar past
issiqlik
o'tkazuvchanligi va yuqori quvvat omiliga ega ekanligi ma'lum bo'lgan vismut
tellurid (Bi.)2Te3), qo'rg'oshin tellurid (PbTe) va kremniy germaniy (SiGe). Ushbu
materiallarning ba'zilari biroz qimmatga tushadigan noyob elementlarga ega va bu
ularni qimmatga tushiradi.
Bugungi kunda yarimo'tkazgichlarning issiqlik o'tkazuvchanligi ularning yuqori
elektr xususiyatlariga ta'sir qilmasdan tushirilishi mumkin nanotexnologiya. Bunga
quyma yarimo'tkazgichli materiallarda zarralar, simlar yoki interfeyslar kabi nanokkala
xususiyatlarni
yaratish
orqali
erishish
mumkin.
Biroq,
ishlab
chiqarish
jarayonlari nano-materiallar hali ham qiyin.
Turli Seebeck koeffitsienti materiallaridan (p-doped va n-doped yarim
o'tkazgichlar) tashkil topgan, termoelektr generatori sifatida sozlangan termoelektr
zanjiri.
Termoelektr generator
- issiqlik engergiyani bevosita elektr energiyasiga
aylantirib beruvchi qurilma; tok manbai. Termoelektr generatorlari - bu p-tip (musbat
zaryadning yuqori kontsentratsiyasi) va n-tip (salbiy zaryadning yuqori
kontsentratsiyasini o'z ichiga olgan) elementlari deb nomlanadigan ikkita birlashma
qismidan tashkil topgan qattiq holatdagi issiqlik dvigatellari. P-tipdagi elementlar
musbat Zebek koeffitsientini beradigan juda ko'p musbat zaryad yoki teshiklarga ega
bo'ladigan tarzda doping qilinadi. N-tipli elementlar tarkibida salbiy zaryadning yuqori
konsentratsiyasi yoki elektronlarning salbiy Seebeck koeffitsientini beradigan
elektronlar mavjud. Ishi termoelektr hodisalardan biri — Zeyebek effektita asoslangan.
Asosiy qismlari: termobatareya (yari moʻtkazgichli termoelementlar majmui), issiklik
almashinish qurilmalari. Temperaturalar farqi hisobiga termobatareyada elektr
yurituvchi kuch (EYuK) paydo boʻladi. Issiqlik manabiga ko’ra, Termoelektr
generatorning izotop quyosh, gaz va boshqa turlari bo’ladi. Uning anʼanaviy elektr
mashinalardan afzalligi shundaki, unda harakatlanuvchi qismlar boʻlmaydi, ishonchli,
unga texnik xizmat koʻrsatish oson. Foydali ish koeffitsiyenti (FIK) pastligi, qimmat
turishi termoelektr generatorning kamchiligi hisoblanadi. Termoelektr generator
JOURNAL OF NEW CENTURY INNOVATIONS
Volume–78_Issue-4_June-2025
52
52
uzoqroq yerlarda joylashgan isteʼmolchilar — avtonom mayoqlar, meteorologiya
stansiyalari, kosmik apparatlar, turli ilmiy ekspeditsiyalar va boshqalarda ishlatiladi.
Termoelektrik afzalliklari: Termoelektr generatorlari yoqilg'i yoki sovutish uchun
hech qanday suyuqlik talab qilmaydigan qattiq holatdagi qurilmalar bo'lib, ularni
yo'naltirilmaslikka qarab, tortishish darajasi nolga yoki chuqur dengizda ishlatishga
imkon beradi. Qattiq jismlarning dizayni qattiq muhitda ishlashga imkon beradi.
Termoelektr generatorlarida harakatlanadigan qismlar mavjud emas, ular uzoq vaqt
davomida parvarishlashni talab qilmaydigan ishonchli qurilmani ishlab chiqaradi.
Chidamlilik va atrof-muhit barqarorligi termoelektrlarni boshqa dasturlar qatorida
NASA ning chuqur kosmik tadqiqotchilari uchun sevimli qildi.[7] Bunday
ixtisoslashtirilgan dasturlardan tashqaridagi termoelektr generatorlarining asosiy
afzalliklaridan biri shundaki, ular chiqindilarni issiqligidan foydalanib quvvat olish
orqali samaradorlikni oshirish va atrof muhitga ta'sirni kamaytirish uchun mavjud
texnologiyalarga qo'shilishi mumkin.
Termoelektrik modul - bu issiqlikdan to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasini ishlab
chiqaradigan termoelektrik materiallarni o'z ichiga olgan sxema. Termoelektrik modul
uchida birlashtirilgan ikkita o'xshash bo'lmagan termoelektrik materiallardan iborat: n-
tip (manfiy zaryad tashuvchilar bilan) va p-tip (musbat zaryad tashuvchilar bilan)
yarimo'tkazgich. To'g'ridan-to'g'ri elektr oqimi materiallarning uchlari orasidagi
harorat farqi bo'lganda elektronda oqadi. Odatda, oqim kattaligi harorat farqi bilan
to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir:
T
S
J
JOURNAL OF NEW CENTURY INNOVATIONS
Volume–78_Issue-4_June-2025
53
53
Qayerda
σ
mahalliy
hisoblanadi o'tkazuvchanlik,
S
- Seebeck
koeffitsienti (shuningdek, termoelement deb ham ataladi), mahalliy materialning
xususiyati va
T
harorat gradyenti hisoblanadi.
Amalda elektr energiyasini ishlab chiqarishda termoelektrik modullar juda qattiq
mexanik va issiqlik sharoitida ishlaydi. Ular juda yuqori haroratli gradientda ishlagani
uchun, modullar uzoq vaqt davomida katta termik induksiya va kuchlanishlarga duch
keladi. Ular shuningdek mexanik ta'sirga ega charchoq ko'p miqdordagi termal
tsikllardan kelib chiqadi.
Shunday qilib, kavşaklar va materiallar tanlanishi kerak, shunda ular ushbu qattiq
mexanik va issiqlik sharoitlarida omon qolishlari kerak. Shuningdek, modul shunday
tuzilishi kerakki, ikkita termoelektrik materiallar termal ravishda parallel, lekin elektr
sifatida ketma-ket bo'ladi. Termoelektrik modulning samaradorligiga uning dizayni
geometriyasi katta ta'sir ko'rsatadi.
Termoelektrik modullardan foydalanib, termoelektrik tizim issiq egzoz trubkasi
kabi manbadan issiqlik olish orqali quvvat hosil qiladi. Ishlash uchun tizim katta
harorat gradiyentiga muhtoj, bu esa real sharoitda oson emas. Sovuq tomoni havo yoki
suv bilan sovutilishi kerak. Issiqlik almashinuvchilari ushbu isitish va sovutishni
ta'minlash uchun modullarning ikkala tomonida ham ishlatiladi.
Yuqori haroratlarda ishlaydigan ishonchli termoelektr generator tizimini
loyihalashda ko'plab muammolar mavjud. Tizimda yuqori samaradorlikka erishish
modullar orqali issiqlik oqimi o'rtasidagi muvozanatni ta'minlash va ular bo'ylab
harorat gradyanini maksimal darajada oshirish uchun keng muhandislik dizaynini talab
qiladi. Buning uchun tizimda issiqlik almashinuvchi texnologiyalarni loyihalashtirish
termoelektr generator muhandisligining muhim jihatlaridan biridir. Bundan tashqari,
tizim bir necha joylarda materiallar orasidagi interfeyslar tufayli issiqlik yo'qotishlarini
minimallashtirishni talab qiladi. Yana bir qiyin cheklov - isitish va sovutish manbalari
o'rtasida katta bosim tushishining oldini olish.
Agar AC quvvat talab qilinadi (masalan, o'zgaruvchan tok tarmog'idan ishlashga
mo'ljallangan uskunani quvvatlantirish uchun) Doimiy quvvat TE modullaridan
inverter orqali o'tish kerak, bu samaradorlikni pasaytiradi va tizimning narxini va
murakkabligini oshiradi.
Xulosa
Termoelektrik effekt va uning asosida yaratilgan termoelektrik generatorlar
bugungi kunda alternativ energiya manbai sifatida katta ahamiyat kasb etmoqda.
Ushbu qurilmalar issiqlik energiyasini bevosita elektr energiyasiga aylantirish
imkonini berib, harakatsiz qismlar va yuqori ishonchlilik kabi afzalliklari bilan ajralib
turadi. Seebeck va Peltier effektlariga asoslangan termoelektrik tizimlar uzoq muddatli
va parvarishsiz ishlash imkoniyatini beradi, bu esa ularni kosmik apparatlar,
meteorologik stansiyalar, avtonom tizimlar kabi murakkab va qiyin sharoitlarda
JOURNAL OF NEW CENTURY INNOVATIONS
Volume–78_Issue-4_June-2025
54
54
qo‘llashga imkon yaratadi. Shunga qaramay, bu texnologiyaning ayrim kamchiliklari
– past foydali ish koeffitsiyenti va yuqori ishlab chiqarish xarajatlari – uni keng
ommalashtirishda to‘siq bo‘lishi mumkin. Kelajakda nanotexnologiyalar asosida
yaratiladigan yangi materiallar ushbu muammolarni hal qilish va termoelektrik
tizimlarning samaradorligini oshirishga xizmat qiladi.
Adabiyotlar:
1.
Jabborov, I. R. "KICHIK QUVVATLI MIKRO GESNING O ‘ZBEKISTON
ENERGETIKASIDA TUTGAN O ‘RNI VA ULARNING RIVOJLANISH
BOSQICHLARI." Research Focus 2.5 (2023): 41-47.
2.
Ergashovich, Yuldoshov Husniddin, Abdumutalov Abrorbek Abdujabbor O’G’Li,
and O’G. Qo’Shboyev Azimjon Nizomiddin. "Siqilgan havo sovutish sifatini
kompressor
qurilmasining
samaradorligiga
ta'sirini
o'rganish." Ta’lim
fidoyilari 21.6 (2022): 25-28.
3.
Муминов, Махмуджон Умурзакович, and Абдурахмон Юлдашевич
Сотиболдиев.
"Разработка
бесщёточного
мини
гидро-солнечного
синхронного генератора." Universum: технические науки 1-3 (94) (2022): 43-
45.
4.
Муминов, Махмуджон Умурзакович, Шахобиддин Хайрулло Угли Хусанов,
and Туракул Кучкарович Арсланов. "Выбор электропривода вентилятора
главного проветривания для рудной шахты." Universum: технические
науки 6-6 (99) (2022): 18-21.
5.
Муминов, Вахобиддин Усан Угли, Ҳусанов Шахобиддин Хайрулло Угли, and
Ирода Аблахат Кизи Усманалиева. "Аккумулирование солнечной энергии в
виде водородной энергии." Universum: технические науки 6-6 (99) (2022): 14-
17.
6.
Yuldashevich,
Abduraxmon
Sotiboldiyev.
"MIKROGIDROELEKTROSTANSIYA
DETALLARI
UCHUN
MATERIALLAR TANLASH." Journal of new century innovations 43, no. 2
(2023): 42-46.
