Veröffentlicht: 13. Oktober 2026

uwe electronic bietet kundenspezifische Änderungen für Peltierelemente an: Größe, Form, Substrate oder Metallisierung. Bitte kontaktieren Sie uns mit Ihren Design Anforderungen.

Ein paar Beispiele von Sondertypen:

Veröffentlicht: 13. Oktober 2026

Der Peltiereffekt ist neben dem Seebeckeffekt und dem Thomsoneffekt einer der drei thermoelektrischen Effekte. Wird einem Kreis, der aus zwei Materialien mit verschiedenen Niveaus in der thermoelektrischen Spannungsreihe besteht, ein Strom eingeprägt, dann kühlt sich eine Verbindungsstelle ab, die andere Verbindungsstelle erwärmt sich.

Wärmeenergie wird also von der einen zur anderen Verbindungsstelle transportiert. Die Menge der transportierten Wärme ist abhängig von der Anzahl der Elektronen, welche die Kontaktstelle durchfließen. Jedes Elektron kann eine bestimmte Wärmemenge absorbieren und emittieren.

Die stromdurchflossenen Leiter haben einen Widerstand, wodurch die Joule-Erwärmung auftritt. Die Wärme entsteht zu gleichen Teilen auf der warmen und der kalten Seite. Für Kühlzwecke ist diese Eigenerwärmung unerwünscht. Es sind also Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, niedriger Wärmeleitfähigkeit und hoher thermoelektrischer Potentialdifferenz interessant. Allerdings besitzen die meisten guten elektrischen Leiter auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit (und umgekehrt). Dotierte Halbleiter bilden den besten Kompromiss.

Ein technisches Peltier-Element besteht aus elektrisch seriell geschalteten p- und n-Leitern. In n-Halbleitern wird die Wärme durch Elektronen transportiert. Der Halbleiter ist zwischen zwei Metallplatten montiert. Der Energiehaushalt ist durch die Höhenunterschiede und die Grenzen der Energiebänder dargestellt. Um den Halbleiter zu erreichen, müssen die Elektronen die Energiedifferenz zwischen Leitungsband und Fermi-Niveau überwinden. Die Elektronen werden von der Spannungsquelle zu einem höheren Potential gestoßen. Dabei absorbieren sie Wärme aus der Metallmatrix, respektive der Umgebung. Der Stromkreis ist geschlossen. Die energiereichen Elektronen transportieren die Wärme durch das Leitungsband des Halbleiters. An dem anderen Metallstück herrscht keine Energiebarriere.

Die Elektronen können sich wieder in ihren energetisch günstigsten Zustand begeben, und emittieren dazu die absorbierte Wärme. Der Wärmetransport findet entgegengesetzt zur Stromrichtung statt.

Damit der Halbleiter leitfähig wird, muß eine ausreichende Anzahl von Defektelektronen im Valenzband vorhanden sein. Die Spannungsquelle stößt die Löcher auf ein höheres Energieniveau (in der obigen Abbildung steigt für positive Löcher das Energieniveau in Richtung Valenzband). Dazu ist die Energiedifferenz zwischen dem Fermi-Niveau und dem Valenzband notwendig. Dies ist mit der Absorbtion von Wärme verbunden. Die wärmetragenden Löcher treffen auf der rechten Seite auf das Metall in dem keine Energiebarriere vorhanden ist. Die Löcher nehmen ihren energetisch günstigsten Platz ein und geben die absorbierte Wärme wieder ab.

In der Praxis wird der Peltier-Effekt zum Kühlen, aber auch zum Heizen von Objekten genutzt. Zur mechanischen Befestigung der Struktur und zur elektrischen Isolation, werden die Metallplättchen oben und unten in eine Keramikplatte eingebettet, die eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Wenn jetzt eine Spannung angelegt ist, wird in den p-Halbleitern Wärme in Stromrichtung und in den n-Halbleitern entgegengesetzt zur Stromrichtung transportiert. Kehrt sich der Stromfluß um, dann sind Warm- und Kaltseite ebenso vertauscht.

Gegenüber herkömmlichen Temperiereinheiten besteht der Vorteil von Peltier-Elementen in der direkten Umsetzung von elektrischer Energie in Wärme. Peltier-Elemente arbeiten vibrationsfrei, sind klein, können hohe Temperaturdifferenzen (Kaltseitentemperaturen bis -70°C) erreichen, und haben relativ gute Wirkungsgrade.

Veröffentlicht: 13. Oktober 2026

Peltierelemente, die auch thermoelektrische Module oder TEC genannt werden, stellen eine Art elektrisch betriebene Wärmepumpe dar. Hierbei wird Energie in Form von Wärme von einer Seite des Moduls auf die andere Seite übertragen und muss dann dort abgeführt werden.

Das Peltiermodul basiert auf dem sogenannten Peltiereffekt, der quasi die Umkehrung des Seebeckeffekts beschreibt. Der Peltiereffekt besagt, dass Energie in Form von Wärme durch einen Stromfluss in einem Halbleiter transportiert werden kann. Dadurch entsteht eine Temperaturdifferenz auf beiden Seiten. Das Peltierelement stellt also quasi eine Wärmepumpe dar, welche auf dem Transportmittel von elektrischem Strom in einem Halbleiter basiert.

Das Peltierelement stellt also quasi eine Wärmepumpe dar, welche auf dem Transportmittel von elekrtischen Strom in einem Halbleiter basiert.

Thermoelektrische Module werden häufig in folgenden Bereichen verwendet.

• Medizintechnik
• Lasertechnik
• Labor- / Analysetechnik
• Gasanalysetechnik
• Zur Kondensation von Stoffen aus Gasströmungen
• Automobiltechnik zur Energierückgewinnung
• Militärtechnik

Die wichtigsten Vorteile des Peltierelements sind:

• Exakte Ansteuerung durch elektrischen Strom
• Umkehr des Wärmeflusses durch Umpolung der Anschlüsse des Peltierelements
• Vibrationsfreier Betrieb
• Langlebigkeit des Effekts (>20 Jahre)
• Geringe Einbaumaße
• Keine Flüssigkeiten wie in Aggregaten

Die uwe electronic verfügt im Bereich der Peltierelemente über ein sehr großes Programm mit dem viele Applikationen abgedeckt werden können.

Die 30 goldenen Regeln der Peltiertechnologie

1. Die Anzahl der Halbleiterpaare sowie die Packungsdichte im Peltierelement bestimmt die Größe des Moduls.
2. Auf jedem Halbleiterpaar fällt ca. 0,12V Spannung ab. Durch die hohe Anzahl an Halbleiterpaaren entsteht eine hohe Versorgungsspannung und der Strom kann dadurch vermindert werden.
3. Hohe Ströme beeinflussen die Lebensdauer des Moduls, da sie Mikrorisse im Halbleitermaterial mit der Zeit vergrößern.
4. Hohe Ströme führen zu höherer thermischer Wärmeproduktion und somit zu einer niedrigeren Effizienz.
5. Das Verhältnis der Wärmekühlleistung zum eingesetzten Strom kann mathematisch als eine exponentielle Annäherung zum maximalen Wert gesehen werden. Folglich muss für die letzten 30% der maximalen Kühlleistung unverhältnismäßig viel elektrische Energie eingesetzt werden.
6. Die Wärmeabgabe auf der Warmseite des Peltierelements ist die Summe aus Kühlleistung und der eingesetzten elektrischen Energie (Arbeitsenergie).
7. Die Effizienz beim Peltierelement ist das Verhältnis der Wärmepumpleistung zu der eingesetzten elektrischen Energie.
8. Eine besonders hohe Effizienz der Peltierkühlung erhält man durch den Betrieb unterhalb von ca. 50% des max. Stroms bzw. Spannungswertes des Peltierelements.
9. Die Angabe der maximalen Kühlleistung Qc der Peltierelemente wird bei Temperaturdifferenz 0 Kelvin am Peltierelement, max. Strom/Spannung sowie Umgebungstemperatur 300K (27°C) festgelegt. Die reale Kühlleistung ist geringer und kann mit Hilfe eines Leistungsdiagramms abgeschätzt werden.
10. Standardmodule erreichen unter Vakuum und 300K (27°C) Umgebungstemperatur eine maximale Temperaturdifferenz von ca. 70 Kelvin.
11. Qualitativ hochwertige Module können auch Werte von über 72K erreichen, während low-cost Module nur knapp über 60K erreichen.
12. Sondermodule, wie mehrstufige Kaskaden, können bis zu 120K Temperaturunterschied erzeugen. Nachteil ist ihre geringe Wärmepumpleistung und ihr hoher Preis.
13. Eine gute Wärmeabgabe auf der Warmseite des Peltierelements verbessert die Kühlleistung, Effizienz und das maximale deltaT des Peltierelements.
14. Die Wärmeabgabe an die Umgebung hängt von der Leistungsfähigkeit des Kühlkörpers ab. Eine höhere Wirkfläche des Kühlkörpers (Größe sowie Anzahl der Finnen) verbessert den thermischen Wärmewiderstand.
15. Große Lüfter und somit hoher Luftdurchsatz, verbessern den thermischen Wärmewiderstand des Kühlkörpers.
16. Ein Anblasen frontal auf den Kühlkörper ist am effektivsten, da die größte Wärme immer am Boden des Kühlkörpers vorliegt.
17. Flüssigkeitskühlkörper haben meist noch höhere thermische Eigenschaften, sind jedoch wesentlich kostenintensiver.
18. Zwischen Peltierelement und Wärmesenke (Kühlkörper) sollte ein gutes thermisches Interface Material (Wärmeleitpad, Wärmeleitfolie, Wärmeleitpaste oder Wärmeleitkleber) verwendet werden, um den Wärmeübergangswiderstand gering zu halten.
19. Einen sehr guten Wärmeübergang zwischen Materialien erreicht man mit einer dünnen Schicht Wärmeleitpaste, da sich diese den mikroskopischen Unebenheiten und Riefen am besten anpassen kann.
20. Einen besonders hohen Füllfaktor weisen PCM (Phase Change Materials) auf. Sie benetzen sich an der Oberflächen noch besser als normale Wärmeleitpasten und haben auch den Vorteil, dass sie nicht austrocknen.
21. Ein hoher Anpressdruck verbessert den thermischen Übergangswiderstand ebenfalls, doch sollte bei der Montage stets darauf geachtet werden, dass keine Scherkräfte am Peltierelement entstehen.
22. Je nach Peltiermodul sollte der Flächendruck zwischen 3-8 kg/cm² betragen.
23. Nur kleine Module bis maximal 12x12mm können optional mit einer Metallisierung beschichtet und im Fertigungsprozess direkt auf den Kühlkörper gelötet werden.
24. Die maximale kurzfristige Einsatztemperatur sollte immer 20-30°C unterhalb der Schmelztemperatur des Lots (139°C; 183°C und 232°C) sein.
25. Ein längerfristiger Betrieb eines Peltierelements über 120°C  führt zu einem Diffusionsprozess des Kupfers in das Halbleitermaterial und folglich zu einer Leistungsabnahme (Alterung).
26. Nur bei Notwendigkeit zum Schutz gegen Kondensation sollte man die Peltierelemente versiegeln, da durch Wärmerückkopplung ca. 4% Leistungsverlust entsteht.
27. Versiegelung mit Silikon zum Kondensationsschutz wird häufig gewählt, wenn sich das Material flexibel häufigen Temperaturveränderungen anpassen muss.
28. Versiegelung mit Epoxid hat den Vorteil, dass keine Ausgasungen entstehen. Doch ist die Verbindung spröder und eignet sich nicht für Temperaturen >80°C und häufige Temperaturänderung.
29. Häufige und große Temperaturänderungen führen zu Thermospannungen innerhalb des Peltierelements (hervorgerufen durch unterschiedliche Längenausdehnungen der Materialien) und somit zu einer Senkung der Lebensdauer.
30. Eine analoge Regelung sowie kurzfristiges Pulsen beanspruchen Peltierelemente mechanisch weit weniger als einfache Zwei-Punkt-Regelungen.

Download: Die 30 goldenen Regeln der Peltiertechnologie