La absorción o liberación reversible de calor en la unión de dos conductores o semiconductores diferentes cuando circula una corriente eléctrica; la potencia térmica es igual a la diferencia de coeficientes de Peltier en la unión multiplicada por la corriente.

Principio

Al circular corriente por una unión de materiales distintos, los portadores de carga transportan distinta entalpía en cada material, de modo que la transferencia neta provoca absorción o emisión de calor en la unión proporcional a la corriente y a los coeficientes de Peltier de los materiales; el proceso es reversible al invertir la corriente.

Demostración

Escenario ilustrativo: una unión entre piernas semiconductoras tipo n y p en un módulo termoeléctrico es alimentada con corriente continua. Reconocimiento: una unión se enfría y la opuesta se calienta. Acción: se aplica corriente y se mide la diferencia de temperatura. Consecuencia: el cambio de temperatura en las uniones corresponde al calentamiento/enfriamiento Peltier empleado en bombas de calor sin partes móviles.

Aplicación incorrecta

Atribuir el cambio de temperatura únicamente al efecto Peltier sin separar el calentamiento por Joule y la conducción térmica concomitantes: a corrientes prácticas, las pérdidas Joule en los elementos y las resistencias de contacto pueden dominar y revertir el enfriamiento neto si no se consideran.

Consecuencia

Permite refrigeración y calefacción compacta y reversible en estado sólido en uniones controladas sin partes móviles, pero el rendimiento está limitado por los coeficientes de Peltier, las pérdidas Joule parasitarias y la conducción térmica, por lo que intervienen compromisos de diseño asociados al figure‑of‑merit del material.

Inversión

A densidades de corriente elevadas o con mala gestión térmica el efecto neto puede ser calentamiento en lugar de enfriamiento porque las pérdidas Joule y la conducción inversa superan el término Peltier; la formulación simple de la unión también requiere condiciones estacionarias y propiedades materiales bien definidas.

Límite

Dentro: intercambio de calor localizado en uniones de conductores/semiconductores disímiles bajo corriente estable. Caso límite: contactos a escala microscópica donde la resistencia de contacto y distribuciones de portadores fuera de equilibrio exigen modelos de transporte detallados. Fuera: calentamiento resistivo (efecto Joule) en un conductor homogéneo sin uniones no es efecto Peltier.

Tensión semántica

Peltier (calor en la unión por corriente) ↔ Joule (calentamiento resistivo) — los sistemas termoeléctricos reales deben equilibrar el término Peltier reversible frente a pérdidas Joule irreversibles.

Síntesis

El Efecto Peltier es una transferencia de calor reversible en la unión inducida por corriente que permite refrigeración en estado sólido; su eficacia depende del equilibrio entre los términos Peltier y las pérdidas resistivas y conductivas.