Introdução
Esta nota de aplicação abrange a análise do material BiTeSe usando oCondutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica. SBA 458 Nemesis® (figura 1). OCondutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica. SBA 458 permite a medição do Coeficiente SeebeckO coeficiente Seebeck é a razão entre a tensão termoelétrica induzida e a diferença de temperatura entre dois pontos em um condutor elétrico.coeficiente Seebeck e da Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica do BiTeSe com alta reprodutibilidade e precisão de medição. Isso é demonstrado por meio de vários exemplos de medição nas seções a seguir. Além disso, são fornecidas recomendações úteis para o ajuste dos parâmetros de medição.
Projeto da SBA 458 Nemesis®
Com oCondutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica. SBA 458 Nemesis®, o Coeficiente SeebeckO coeficiente Seebeck é a razão entre a tensão termoelétrica induzida e a diferença de temperatura entre dois pontos em um condutor elétrico.coeficiente Seebeck e a Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica podem ser medidos simultaneamente. A Figura 2 mostra o desenho esquemático doCondutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica. SBA 458. A amostra fica horizontalmente sobre o suporte de amostra. À esquerda e à direita há aquecedores no suporte de amostra de cerâmica, com os quais é possível gerar um gradiente de temperatura em ambas as direções da amostra. Os termopares estão posicionados sob a superfície inferior da amostra. Eles medem a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão termoelétrica gerada pelo gradiente de temperatura. Com base nisso, o Coeficiente SeebeckO coeficiente Seebeck é a razão entre a tensão termoelétrica induzida e a diferença de temperatura entre dois pontos em um condutor elétrico.coeficiente Seebeck pode ser calculado. Ao lado dos termopares, abaixo da superfície inferior da amostra, há pontos de contato elétrico que são usados para injetar corrente na amostra. A EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão resultante é medida por meio das pernas do termopar. Usando essas informações junto com as funções de correção para a geometria da amostra, a Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica pode ser calculada.
Principais recursos do SBA 458 Nemesis®
O SBA 458 Nemesis® tem alguns recursos importantes que serão discutidos brevemente a seguir. Para obter uma descrição detalhada dos termos individuais, nosso representante de vendas terá prazer em ajudá-lo.
Conecte e meça
Uma variedade de geometrias de amostras pode ser medida com o SBA 458. Isso inclui amostras redondas, amostras de barras, camadas finas, revestimentos e amostras típicas de LFA. A troca de amostras é um procedimento rápido e descomplicado. As incômodas medições em intervalos ou outras etapas de trabalho complicadas são eliminadas.
Sistema robusto
O revestimento dos termopares (tipo K, revestimento de inconel) evita a reação ou a contaminação da amostra e do termopar. Além disso, os termopares e os pontos de contato elétrico são fixos. Isso elimina qualquer possibilidade de mudança de posição dos termopares e os distúrbios resultantes nas medições. Isso também permite que os termopares e os pontos de contato elétrico sejam trocados facilmente.
Verificação de qualidade
É possível realizar uma verificação de qualidade tanto para a medição da Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica quanto para a determinação do Coeficiente SeebeckO coeficiente Seebeck é a razão entre a tensão termoelétrica induzida e a diferença de temperatura entre dois pontos em um condutor elétrico.coeficiente Seebeck. Assim, antes de cada medição e de cada etapa de temperatura, é possível determinar se o valor medido está correto ou se o tempo, por exemplo, problemas de contato entre a amostra e os termopares ou algum outro problema podem ter falsificado a medição. Isso permite a obtenção de alta precisão de medição.
Propriedades e aplicações Campos do BiSeTe
O telureto de bismuto pertence ao grupo dos teluretos. É um pó cinza também conhecido como telureto de bimuto (III). É classificado como um semicondutor e pode ser ligado com antimônio ou selênio. No presente caso, foram utilizadas amostras de BiSeTe com a composição química Bi2Se0,25Te2,75. Essas amostras têm uma DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade de 7,8 g/cm³ (amostras em bastão) e 7,82 g/cm³ (amostras redondas), respectivamente, e são termoelétricas do tipo N.
A Figura 3 mostra a Figura de Mérito dos três materiais BiTe, PbTe e SiGe. É possível observar que o BiTe exibe seu máximo principalmente na faixa de temperatura mais baixa; portanto, é nessa faixa que ele é aplicado. O BiSeTe é usado, por exemplo, para a função de resfriamento de refrigeradores móveis.
Medições em BiSeTe com o SBA 458
Repetibilidade
Tanto o Coeficiente SeebeckO coeficiente Seebeck é a razão entre a tensão termoelétrica induzida e a diferença de temperatura entre dois pontos em um condutor elétrico.coeficiente Seebeck quanto a Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica do BeSeTe podem ser medidos com alta repetibilidade por meio do SBA 458. Para determinar a repetibilidade, uma amostra é medida repetidamente sob as mesmas condições, ou seja, com os mesmos parâmetros de medição. Após cada medição, a amostra é retirada e inserida novamente. Como exemplo para a amostra de BiSeTe, as figuras 4 e 5 mostram sete medições para o coeficiente Seebeck e a condutividade elétrica para a amostra de BiSeTe com dimensões de 3 x 1 x 15 (w x h x l). A repetibilidade foi determinada aqui como sendo de ± 2% com relação à medição do coeficiente Seebeck e de ± 1,5% com relação à medição da condutividade elétrica. Esses valores podem ser confirmados pela medição de outras amostras de BiSeTe (ou seja, de outras geometrias), bem como pela medição em outros instrumentos SBA 458.
Reprodutibilidade
Com o SBA 458, é possível medir amostras de BiSeTe com alta reprodutibilidade no que diz respeito ao coeficiente Seebeck e à condutividade elétrica. Essa alta reprodutibilidade se aplica independentemente das diferentes geometrias das amostras, de uma large quantidade de amostras ou da implementação de medições com diferentes instrumentos SBA 458.
Como exemplo disso, foram medidas duas amostras de BiSeTe com geometrias diferentes. Uma amostra em haste com dimensões de 3 x 1 x 15 mm (w x h x l) e uma amostra em haste com diâmetro de 12,5 x 1 mm estavam disponíveis para esse teste. Ambas as amostras foram medidas três vezes cada e os valores do coeficiente Seebeck e o valor elétrico foram comparados. Isso resultou em uma reprodutibilidade de ± 2% para a medição do coeficiente Seebeck e da condutividade elétrica.
Recomendação de parâmetros de medição adequados
Todas as medições do SBA 458 mostradas aqui foram realizadas sob nitrogênio com um fluxo de gás de 50 ml/min. Além disso, uma injeção de corrente máxima de 0,01 A e uma EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de aquecimento de 8 V foram escolhidas como parâmetros de medição. Esses parâmetros se mostraram adequados para as geometrias de amostra empregadas (amostra de haste 3 x 1 x 15 mm, amostra redonda com diâmetro de 12,5 x 1 mm).
Como os parâmetros de medição devem ser ajustados em parte em função do material e da geometria da amostra, algumas dicas e recomendações para selectos parâmetros de medição adequados serão fornecidas a seguir. Isso inclui a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão do aquecedor com a qual um gradiente de temperatura é gerado em ambas as direções da amostra. Além disso, um valor adequado para a injeção máxima de corrente na amostra deve ser selected para servir para a medição da condutividade elétrica. Além disso, será mostrado quais gases são adequados para a medição das amostras de BiSeTe.
Tensão do aquecedor
Para a medição correta do coeficiente de Seebeck, deve-se tomar cuidado ao selectaplicar a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão do aquecedor para que seja gerado um gradiente de temperatura suficiente (recomendação: ± Delta T de no mínimo 3 K). Isso pode variar de acordo com a geometria da amostra. Outros critérios não precisam ser levados em consideração.
Injeção de corrente
Assim como na selecttensão do aquecedor, a geometria da amostra deve ser levada em consideração ao determinar a injeção máxima de corrente. Ao selectdeterminar um valor adequado para a injeção de corrente, duas questões devem ser levadas em conta: Por um lado, a injeção de corrente não deve ser alta o suficiente para aquecer a amostra, mas, por outro lado, a selectcorrente deve ser alta o suficiente para permitir a medição da tensão. Isso pode ser verificado com uma olhada no diagrama com os valores individuais no software. Lá, cada um dos três valores de corrente positiva e negativa (cada um com 1/3, 2/3 e 3/3 de Imax) pode ser visto junto com as tensões medidas respectivamente. Se uma relação linear puder ser reconhecida entre a corrente injetada, I, e a tensão medida, U, então um valor de condutividade elétrica significativo poderá ser medido.
Gases
Para a medição de uma amostra de BiSeTe, qualquer um dos gases permitidos nas especificações do SBA 458 é adequado.
Resumo
Para o BiSeTe, o coeficiente Seebeck pode ser medido com uma repetibilidade de ± 2% e a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica com uma repetibilidade de ± 1,5% por meio do SBA 458.
A medição do coeficiente Seebeck e da Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica do BiSeTe pode ser realizada com uma reprodutibilidade de ± 2% cada. Essa alta reprodutibilidade se aplica independentemente das diferentes geometrias das amostras, de uma large quantidade de amostras ou da implementação de medições com diferentes instrumentos SBA 458.