Въведение
Тази приложна бележка обхваща анализа на BiTeSe материал с помощта на Електропроводимост (SBA)Електропроводимостта е физично свойство, което показва способността на даден материал да пренася електрически заряд. SBA 458 Nemesis® (фигура 1). Електропроводимост (SBA)Електропроводимостта е физично свойство, което показва способността на даден материал да пренася електрически заряд. SBA 458 позволява измерване както на коефициента на Зеебек, така и на електропроводимостта на BiTeSe с висока възпроизводимост и точност на измерване. Това е демонстрирано с помощта на многобройни примери за измерване в следващите раздели. Освен това са дадени полезни препоръки за регулиране на параметрите на измерването.
Проектиране на SBA 458 Nemesis®
С помощта на Електропроводимост (SBA)Електропроводимостта е физично свойство, което показва способността на даден материал да пренася електрически заряд. SBA 458 Nemesis®, коефициентът на Зеебек и електропроводимостта могат да се измерват едновременно. На фигура 2 е представена схематичната конструкция на Електропроводимост (SBA)Електропроводимостта е физично свойство, което показва способността на даден материал да пренася електрически заряд. SBA 458. Пробата лежи хоризонтално върху поставката за проби. Отляво и отдясно са разположени нагреватели в керамичната подложка за проби, с които може да се генерира температурен градиент в двете посоки на пробата. Термодвойките са разположени под долната повърхност на образеца. Те измерват термоелектрическото напрежение, генерирано от температурния градиент. Въз основа на това може да се изчисли коефициентът на Зеебек. До термодвойките под долната повърхност на образеца се намират електрически контактни точки, които се използват за въвеждане на ток в образеца. Полученото напрежение се измерва с помощта на крачетата на термодвойките. Като се използва тази информация заедно с функциите за корекция на геометрията на образеца, може да се изчисли електрическата проводимост.
Основни характеристики на SBA 458 Nemesis®
Електропроводимост (SBA)Електропроводимостта е физично свойство, което показва способността на даден материал да пренася електрически заряд. SBA 458 Nemesis® има някои основни характеристики, които ще бъдат разгледани накратко по-долу. За подробно описание на отделните условия нашият търговски представител с удоволствие ще ви съдейства.
Включване и измерване
Със Електропроводимост (SBA)Електропроводимостта е физично свойство, което показва способността на даден материал да пренася електрически заряд. SBA 458 могат да се измерват различни геометрични форми на пробите. Те включват кръгли образци, пръчковидни образци, тънки слоеве, покрития и типични LFA образци. Смяната на пробите е бърза и неусложнена процедура. Елиминират се тромавите интервални измервания или други сложни работни стъпки.
Здрава система
Обвивката на термодвойките (тип К, покритие от инконел) предотвратява реакция или замърсяване на пробата и термодвойката. Освен това термодвойките и електрическите контактни точки са фиксирани. Това елиминира всякаква възможност за промяна на позицията на термодвойките и произтичащите от това смущения в измерванията. Това позволява също така термодвойките и електрическите контактни точки да се сменят лесно.
Проверка на качеството
Възможно е да се извърши проверка на качеството както за измерването на електрическата проводимост, така и за определянето на коефициента на Зеебек. По този начин преди всяко измерване и всяка температурна стъпка може да се определи дали измерената стойност е правилна или времето, например проблеми с контакта между пробата и термодвойките или някакъв друг проблем може да е фалшифицирал измерването. Това позволява да се постигне висока точност на измерването.
Свойства и области на приложение на BiSeTe
Бисмутовият телурид принадлежи към групата на телуридите. Той е сив прах, известен също като бимутов(III)телурид. Категоризиран е като полупроводник и може да се легира с антимон или селен. В настоящия случай са използвани образци BiSeTe с химичен състав Bi2Se0,25Te2,75. Тези образци имат плътност съответно 7,8 g/cm³ (пръчкови образци) и 7,82 g/cm³ (кръгли образци) и са термоелектрици от тип N.
На фигура 3 е представена фигурата на достойнствата на трите материала BiTe, PbTe и SiGe. Вижда се, че BiTe показва своя максимум главно в по-ниския температурен диапазон; следователно това е мястото, където той се прилага. BiSeTe се използва например за охлаждащата функция на мобилни охладители.
Измервания върху BiSeTe с SBA 458
Повторяемост
Коефициентът на Зеебек и електропроводимостта на BeSeTe могат да се измерват с висока повторяемост с помощта на Електропроводимост (SBA)Електропроводимостта е физично свойство, което показва способността на даден материал да пренася електрически заряд. SBA 458. За да се определи повторяемостта, пробата се измерва многократно при едни и същи условия, т.е. с едни и същи параметри на измерване. След всяко измерване образецът се изважда и се поставя нов. Като пример за пробата BiSeTe, на фигури 4 и 5 са показани седем измервания на коефициента на Зеебек и на електропроводимостта за пробата BiSeTe с размери 3 x 1 x 15 (ш x в x г). Повторяемостта е определена на ± 2 % по отношение на измерването на коефициента на Зеебек и на ± 1,5 % по отношение на измерването на електропроводимостта. Тези стойности могат да бъдат потвърдени чрез измерване на други образци от BiSeTe (т.е. с друга геометрия), както и чрез измерване на други уреди Електропроводимост (SBA)Електропроводимостта е физично свойство, което показва способността на даден материал да пренася електрически заряд. SBA 458.
Възпроизводимост
С помощта на SBA 458 е възможно да се измерват проби от BiSeTe с висока възпроизводимост по отношение на коефициента на Зеебек и електропроводимостта. Тази висока възпроизводимост е валидна независимо от различните геометрии на пробите, количеството на пробите large или извършването на измервания с различни инструменти SBA 458.
Като пример за това бяха измерени два образеца BiSeTe с различна геометрия. За това изпитване бяха налични образец от пръчка с размери 3 x 1 x 15 mm (ш x в x г) и образец от пръчка с диаметър 12,5 x 1 mm. Двата образеца бяха измерени по три пъти и бяха сравнени стойностите на коефициента на Зеебек и електрическата стойност. По този начин се получи възпроизводимост от ± 2 % за измерване както на коефициента на Зеебек, така и на електрическата проводимост.
Препоръка за подходящи параметри на измерване
Всички показани тук измервания на SBA 458 са проведени под азот с газов поток от 50 ml/min. Освен това като параметри на измерването са избрани максимален инжектиран ток от 0,01 A и напрежение на нагревателя от 8 V. Тези параметри се оказаха подходящи за използваните геометрии на пробите (пръчковидна проба 3 x 1 x 15 mm, кръгла проба с диаметър 12,5 x 1 mm).
Тъй като параметрите на измерването трябва да се регулират отчасти като функция на материала и геометрията на образеца, по-долу ще бъдат дадени някои съвети и препоръки за избор на подходящи параметри на измерване. Това включва напрежението на нагревателя, с което се генерира температурен градиент в двете посоки на пробата. Освен това трябва да се избере подходяща стойност за максималния ток, който се вкарва в пробата, за да служи за измерване на електропроводимостта. Освен това ще бъде показано кои газове са подходящи за измерване на BiSeTe образци.
Напрежение на нагревателя
За правилното измерване на коефициента на Зеебек трябва да се внимава при избора на напрежението на нагревателя да се генерира достатъчен температурен градиент (препоръка: ± Делта Т от минимум 3 K). Това може да варира в зависимост от геометрията на образеца. Не е необходимо да се вземат под внимание други критерии.
Впръскване на ток
Както и при избора на напрежението на нагревателя, геометрията на образеца трябва да се вземе предвид при определянето на максималното подаване на ток. При избора на подходяща стойност за впръскване на ток трябва да се имат предвид два въпроса: От една страна, инжектираният ток не трябва да бъде достатъчно висок, за да нагрее пробата, но от друга страна, избраният ток трябва да бъде достатъчно висок, за да позволи измерване на напрежението. Това може да се провери, като се погледне диаграмата с отделните стойности в софтуера. Там може да се види всяка от трите положителни и отрицателни стойности на тока (по 1/3, 2/3 и 3/3 от Imax), както и съответно измерените напрежения. Ако може да се разпознае линейна зависимост между инжектирания ток, I, и измереното напрежение, U, тогава може да се измери смислена стойност на електропроводимостта.
Газове
За измерване на проба от BiSeTe е подходящ всеки от газовете, разрешени в спецификациите на SBA 458.
Резюме
За BiSeTe коефициентът на Зеебек може да бъде измерен с повторяемост ± 2 %, а коефициентът на топлопроводност - с повторяемост ± 1,5 % с помощта на SBA 458.
Измерването на коефициента на Зеебек, както и на коефициента на топлопроводност на BiSeTe може да се осъществи с повторяемост от ± 2 % за всеки от тях. Тази висока възпроизводимост се прилага независимо от различните геометрии на пробите, количеството проби на large или извършването на измервания с различни инструменти SBA 458.