Introducere
Această notă de aplicație acoperă analiza materialului BiTeSe utilizând Conductivitate electrică (SBA)Conductivitatea electrică este o proprietate fizică care indică capacitatea unui material de a permite transportul unei sarcini electrice. SBA 458 Nemesis® (figura 1). Conductivitate electrică (SBA)Conductivitatea electrică este o proprietate fizică care indică capacitatea unui material de a permite transportul unei sarcini electrice. SBA 458 permite măsurarea atât a coeficientului Seebeck, cât și a conductivității electrice a BiTeSe cu reproductibilitate și precizie de măsurare ridicate. Acest lucru este demonstrat prin numeroase exemple de măsurare în secțiunile următoare. În plus, sunt oferite recomandări utile pentru ajustarea parametrilor de măsurare.
Proiectarea SBA 458 Nemesis®
Cu Conductivitate electrică (SBA)Conductivitatea electrică este o proprietate fizică care indică capacitatea unui material de a permite transportul unei sarcini electrice. SBA 458 Nemesis®, Coeficientul SeebeckCoeficientul Seebeck este raportul dintre tensiunea termoelectrică indusă și diferența de temperatură dintre două puncte ale unui conductor electric.coeficientul Seebeck și conductivitatea electrică pot fi măsurate simultan. Figura 2 prezintă schema de construcție a Conductivitate electrică (SBA)Conductivitatea electrică este o proprietate fizică care indică capacitatea unui material de a permite transportul unei sarcini electrice. SBA 458. Proba este așezată orizontal pe suportul de probă. În stânga și în dreapta se află încălzitoare în suportul ceramic al probei, cu ajutorul cărora poate fi generat un gradient de temperatură în ambele direcții ale probei. Termocuplurile sunt poziționate sub suprafața inferioară a probei. Acestea măsoară tensiunea termoelectrică generată de gradientul de temperatură. Pe baza acestuia, se poate calcula Coeficientul SeebeckCoeficientul Seebeck este raportul dintre tensiunea termoelectrică indusă și diferența de temperatură dintre două puncte ale unui conductor electric.coeficientul Seebeck. Lângă termocuplurile de sub suprafața inferioară a probei se află puncte de contact electric care sunt utilizate pentru a injecta curent în probă. Tensiunea rezultată este măsurată cu ajutorul picioarelor termocuplului. Folosind aceste informații împreună cu funcțiile de corecție pentru geometria probei, se poate calcula conductivitatea electrică.
Principalele caracteristici ale SBA 458 Nemesis®
Conductivitate electrică (SBA)Conductivitatea electrică este o proprietate fizică care indică capacitatea unui material de a permite transportul unei sarcini electrice. SBA 458 Nemesis® are câteva caracteristici cheie care vor fi discutate pe scurt în cele ce urmează. Pentru o descriere detaliată a termenilor individuali, reprezentantul nostru de vânzări va fi bucuros să vă ajute.
Plug-and-measure
O varietate de geometrii ale probelor pot fi măsurate cu Conductivitate electrică (SBA)Conductivitatea electrică este o proprietate fizică care indică capacitatea unui material de a permite transportul unei sarcini electrice. SBA 458. Acestea includ probe rotunde, probe de tijă, straturi subțiri, acoperiri și probe tipice LFA. Schimbarea probelor este o procedură rapidă și necomplicată. Sunt eliminate măsurătorile la intervale greoaie sau alte etape de lucru complicate.
Sistem robust
Învelișul termocuplurilor (tip K, acoperire inconel) previne reacția sau contaminarea probei și a termocuplului. În plus, termocuplurile și punctele de contact electric sunt fixe. Acest lucru elimină orice posibilitate de deplasare a poziției termocuplurilor și perturbările rezultate la măsurători. Acest lucru permite, de asemenea, ca termocuplurile și punctele de contact electric să fie schimbate cu ușurință.
Verificarea calității
Este posibil să se efectueze o verificare a calității atât pentru măsurarea conductivității electrice, cât și pentru determinarea coeficientului Seebeck. Înainte de fiecare măsurare și de fiecare pas de temperatură, se poate determina dacă valoarea măsurată este corectă sau dacă, de exemplu, probleme de contact între probă și termocupluri sau alte probleme au falsificat măsurarea. Acest lucru permite obținerea unei precizii ridicate de măsurare.
Proprietăți și aplicații Domenii ale BiSeTe
Telurura de bismut face parte din grupul telururilor. Este o pulbere gri, cunoscută și sub denumirea de telurură de bimut(III). Este clasificat ca semiconductor și poate fi aliat cu antimoniu sau seleniu. În cazul de față, au fost utilizate probe BiSeTe cu compoziția chimică Bi2Se0,25Te2,75. Aceste probe au o DensitateDensitatea masică este definită ca raportul dintre masă și volum. densitate de 7,8 g/cm³ (probe tip tijă), respectiv 7,82 g/cm³ (probe rotunde) și sunt termoelectrice de tip N.
Figura 3 prezintă figura de merit a celor trei materiale BiTe, PbTe și SiGe. Se poate observa că BiTe își prezintă maximul în special în intervalul de temperaturi mai scăzute; prin urmare, acesta este locul în care este aplicat. BiSeTe este utilizat, de exemplu, pentru funcția de răcire a răcitoarelor mobile.
Măsurători pe BiSeTe cu SBA 458
Repetabilitate
Atât Coeficientul SeebeckCoeficientul Seebeck este raportul dintre tensiunea termoelectrică indusă și diferența de temperatură dintre două puncte ale unui conductor electric.coeficientul Seebeck, cât și conductivitatea electrică a BeSeTe pot fi măsurate cu repetabilitate ridicată cu ajutorul Conductivitate electrică (SBA)Conductivitatea electrică este o proprietate fizică care indică capacitatea unui material de a permite transportul unei sarcini electrice. SBA 458. Pentru a determina repetabilitatea, o probă este măsurată în mod repetat în aceleași condiții, și anume, cu aceiași parametri de măsurare. După fiecare măsurare, eșantionul este scos și introdus din nou. Ca exemplu pentru proba BiSeTe, figurile 4 și 5 prezintă șapte măsurători atât pentru Coeficientul SeebeckCoeficientul Seebeck este raportul dintre tensiunea termoelectrică indusă și diferența de temperatură dintre două puncte ale unui conductor electric.coeficientul Seebeck, cât și pentru conductivitatea electrică pentru proba BiSeTe cu dimensiuni de 3 x 1 x 15 (lățime x înălțime x lungime). Repetabilitatea a fost stabilită aici la ± 2% în ceea ce privește măsurarea coeficientului Seebeck și la ± 1,5% în ceea ce privește măsurarea conductivității electrice. Aceste valori pot fi confirmate prin măsurarea altor probe de BiSeTe (de exemplu, de alte geometrii), precum și prin măsurarea pe alte instrumente Conductivitate electrică (SBA)Conductivitatea electrică este o proprietate fizică care indică capacitatea unui material de a permite transportul unei sarcini electrice. SBA 458.
Reproductibilitate
Cu SBA 458, este posibilă măsurarea probelor BiSeTe cu reproductibilitate ridicată în ceea ce privește Coeficientul SeebeckCoeficientul Seebeck este raportul dintre tensiunea termoelectrică indusă și diferența de temperatură dintre două puncte ale unui conductor electric.coeficientul Seebeck și conductivitatea electrică. Această reproductibilitate ridicată se aplică indiferent de geometria diferită a probelor, de o cantitate large de probe sau de efectuarea măsurătorilor cu diferite instrumente SBA 458.
Ca un exemplu în acest sens, au fost măsurate două probe BiSeTe cu geometrii diferite. Pentru acest test au fost disponibile o probă de tijă cu dimensiunile de 3 x 1 x 15 mm (l x î x l) și o probă de tijă cu diametrul de 12,5 x 1 mm. Ambele probe au fost măsurate de trei ori fiecare și au fost comparate valorile coeficientului Seebeck și valoarea electrică. Astfel, s-a obținut o reproductibilitate de ± 2% atât pentru măsurarea coeficientului Seebeck, cât și a conductivității electrice.
Recomandarea parametrilor de măsurare adecvați
Toate măsurătorile SBA 458 prezentate aici au fost efectuate sub azot cu un debit de gaz de 50 ml/min. În plus, s-au ales ca parametri de măsurare o injecție maximă de curent de 0,01 A și o tensiune de încălzire de 8 V. Acești parametri s-au dovedit a fi adecvați pentru geometriile probelor utilizate (probă tip tijă de 3 x 1 x 15 mm, probă rotundă cu un diametru de 12,5 x 1 mm).
Deoarece parametrii de măsurare trebuie ajustați parțial în funcție de materialul și geometria probei, în cele ce urmează vor fi oferite câteva sfaturi și recomandări pentru selectarea parametrilor de măsurare adecvați. Aceasta include tensiunea încălzitorului cu care este generat un gradient de temperatură în ambele direcții ale probei. În plus, ar trebui selectată o valoare adecvată pentru injecția maximă de curent în probă pentru a servi la măsurarea conductivității electrice. În plus, se va arăta ce gaze sunt adecvate pentru măsurarea probelor BiSeTe.
Tensiunea încălzitorului
Pentru măsurarea corectă a coeficientului Seebeck, la selectarea tensiunii încălzitorului trebuie să se acorde atenție generării unui gradient de temperatură suficient (recomandare: ± Delta T de minimum 3 K). Acesta poate varia în funcție de geometria probei. Nu este necesar să se ia în considerare alte criterii.
Injecția de curent
Ca și în cazul selectării tensiunii încălzitorului, geometria probei trebuie luată în considerare atunci când se determină injecția maximă de curent. Astfel, atunci când se selectează o valoare adecvată pentru injecția de curent, trebuie avute în vedere două aspecte: Pe de o parte, injecția de curent nu trebuie să fie suficient de mare pentru a încălzi eșantionul, dar, pe de altă parte, curentul selectat trebuie să fie suficient de mare pentru a permite măsurarea tensiunii. Acest lucru poate fi verificat printr-o privire la diagrama cu valorile individuale din software. Acolo, fiecare dintre cele trei valori pozitive și negative ale curentului (fiecare 1/3, 2/3 și 3/3 din Imax) poate fi văzută împreună cu tensiunile măsurate respective. Dacă poate fi recunoscută o relație liniară între curentul injectat, I, și tensiunea măsurată, U, atunci poate fi măsurată o valoare semnificativă a conductivității electrice.
Gaze
Pentru măsurarea unei probe BiSeTe, este adecvat oricare dintre gazele permise în specificațiile pentru SBA 458.
Rezumat
Pentru BiSeTe, Coeficientul SeebeckCoeficientul Seebeck este raportul dintre tensiunea termoelectrică indusă și diferența de temperatură dintre două puncte ale unui conductor electric.coeficientul Seebeck poate fi măsurat cu o repetabilitate de ± 2%, iar conductivitatea termică cu o repetabilitate de ± 1,5% cu ajutorul SBA 458.
Măsurarea coeficientului Seebeck, precum și a conductivității termice a BiSeTe poate fi realizată cu o reproductibilitate de ± 2% fiecare. Această reproductibilitate ridicată se aplică indiferent de geometria diferită a probelor, de cantitatea large de probe sau de efectuarea măsurătorilor cu diferite instrumente SBA 458.