Giriş
Bu uygulama notu, SBA 458 Nemesis® (şekil 1) kullanılarak BiTeSe malzemesinin analizini kapsamaktadır. SBA 458, BiTeSe'nin hem Seebeck katsayısının hem de elektrik iletkenliğinin yüksek tekrarlanabilirlik ve ölçüm doğruluğu ile ölçülmesini sağlar. Bu, aşağıdaki bölümlerde çok sayıda ölçüm örneği ile gösterilmektedir. Ek olarak, ölçüm parametrelerinin ayarlanması için yararlı öneriler verilmiştir.
SBA 458'in Tasarımı Nemesis®
SBA 458 Nemesis® ile Seebeck katsayısı ve elektrik iletkenliği aynı anda ölçülebilir. Şekil 2'deElektriksel İletkenlik (SBA)Elektriksel iletkenlik, bir malzemenin elektrik yükünün taşınmasına izin verme yeteneğini gösteren fiziksel bir özelliktir. SBA 458'in şematik tasarımı gösterilmektedir. Numune, numune desteği üzerinde yatay olarak durmaktadır. Solda ve sağda, seramik numune desteğinde her iki numune yönünde bir sıcaklık gradyanı oluşturulabilen ısıtıcılar bulunmaktadır. Termokupllar numunenin alt yüzeyinin altına yerleştirilmiştir. Bunlar, sıcaklık gradyanı tarafından üretilen termoelektrik voltajı ölçer. Buna dayanarak Seebeck katsayısı hesaplanabilir. Alt numune yüzeyinin altındaki termokuplların yanında, numuneye akım enjekte etmek için kullanılan elektrik temas noktaları bulunur. Ortaya çıkan voltaj, termokupl bacakları aracılığıyla ölçülür. Bu bilgi, numune geometrisi için düzeltme fonksiyonları ile birlikte kullanılarak elektrik iletkenliği hesaplanabilir.
SBA 458'in Temel Özellikleri Nemesis®
SBA 458 Nemesis® aşağıda kısaca ele alınacak olan bazı temel özelliklere sahiptir. Her bir terimin ayrıntılı açıklaması için satış temsilcimiz size yardımcı olmaktan mutluluk duyacaktır.
Tak ve ölç
SBA 458 ile çeşitli numune geometrileri ölçülebilir. Bunlar arasında yuvarlak numuneler, çubuk numuneler, ince tabakalar, kaplamalar ve tipik LFA numuneleri bulunur. Numunelerin değiştirilmesi hızlı ve karmaşık olmayan bir prosedürdür. Zahmetli aralık ölçümleri veya diğer karmaşık çalışma adımları ortadan kaldırılmıştır.
Sağlam Sistem
Termokupllar üzerindeki kılıf (K tipi, inconel kaplama, numunenin ve termokuplun reaksiyona girmesini veya kirlenmesini önler. Ayrıca, termokupllar ve elektrik temas noktaları sabittir. Bu, termokupllar için herhangi bir konum kayması olasılığını ve bunun sonucunda ölçümlerde meydana gelebilecek bozuklukları ortadan kaldırır. Bu aynı zamanda termokuplların ve elektrik kontak noktalarının kolayca değiştirilebilmesini sağlar.
Kalite Kontrolü
Hem elektrik iletkenliğinin ölçümü hem de Seebeck katsayısının belirlenmesi için bir kalite kontrolü yapmak mümkündür. Her ölçümden ve her sıcaklık adımından önce, ölçülen değerin doğru olup olmadığı veya örneğin numune ile termokupllar arasındaki temas sorunları veya başka bir sorunun ölçümü tahrif edip etmediği belirlenebilir. Bu, yüksek ölçüm doğruluğuna ulaşılmasını sağlar.
BiSeTe'nin Özellikleri ve Uygulama Alanları
Bizmut tellür, tellür grubuna aittir. Bizmut(III)tellür olarak da bilinen gri bir tozdur. Yarı iletken olarak kategorize edilir ve antimon veya selenyum ile alaşımlanabilir. Mevcut durumda, Bi2Se0,25Te2,75 kimyasal bileşimine sahip BiSeTe numuneleri kullanılmıştır. Bu numuneler sırasıyla 7,8 g/cm³ (çubuk numuneler) ve 7,82 g/cm³ (yuvarlak numuneler) yoğunluğa sahiptir ve N tipi termoelektriklerdir.
Şekil 3 üç malzemenin BiTe, PbTe ve SiGe'nin Başarı Şekillerini göstermektedir. BiTe'nin maksimum değerini esas olarak düşük sıcaklık aralığında sergilediği görülebilir; bu nedenle uygulandığı yer burasıdır. BiSeTe, örneğin mobil soğutucuların soğutma işlevi için kullanılmaktadır.
SBA 458 ile BiSeTe üzerinde ölçümler
Tekrarlanabilirlik
BeSeTe'nin hem Seebeck katsayısı hem de elektrik iletkenliğiElektriksel İletkenlik (SBA)Elektriksel iletkenlik, bir malzemenin elektrik yükünün taşınmasına izin verme yeteneğini gösteren fiziksel bir özelliktir. SBA 458 ile yüksek tekrarlanabilirlikle ölçülebilir. Tekrarlanabilirliği belirlemek için, bir numune aynı koşullar altında, yani aynı ölçüm parametreleriyle tekrar tekrar ölçülür. Her ölçümden sonra numune çıkarılır ve yeni bir numune yerleştirilir. BiSeTe örneği için bir örnek olarak, şekil 4 ve 5, 3 x 1 x 15 (g x y x l) boyutlarındaki BiSeTe örneği için hem Seebeck katsayısı hem de elektrik iletkenliği için yedi ölçümü göstermektedir. Tekrarlanabilirlik burada Seebeck katsayısının ölçümü açısından ± %2 ve elektrik iletkenliğinin ölçümü açısından ± %1,5 olarak belirlenmiştir. Bu değerler, diğer BiSeTe örneklerinin (yani diğer geometrilerin) yanı sıra diğerElektriksel İletkenlik (SBA)Elektriksel iletkenlik, bir malzemenin elektrik yükünün taşınmasına izin verme yeteneğini gösteren fiziksel bir özelliktir. SBA 458 cihazlarında ölçülerek doğrulanabilir.
Tekrar Üretilebilirlik
SBA 458 ile BiSeTe numunelerini Seebeck katsayısı ve elektrik iletkenliği ile ilgili olarak yüksek tekrarlanabilirlikle ölçmek mümkündür. Bu yüksek tekrarlanabilirlik, farklı numune geometrileri, large numune miktarı veya farklı SBA 458 cihazlarıyla ölçümlerin uygulanmasından bağımsız olarak geçerlidir.
Buna bir örnek olarak, farklı geometrilere sahip iki BiSeTe numunesi ölçülmüştür. Bu test için 3 x 1 x 15 mm (g x y x l) boyutlarında bir çubuk numunesi ve 12,5 x 1 mm çapında bir çubuk numunesi mevcuttu. Her iki numune de üçer kez ölçülmüş ve Seebeck katsayısı ile elektriksel değer değerleri karşılaştırılmıştır. Bu, hem Seebeck katsayısının hem de elektriksel iletkenliğin ölçümü için ± %2'lik bir tekrarlanabilirlik sağlamıştır.
Uygun Ölçüm Parametrelerinin Önerilmesi
Burada gösterilen tümElektriksel İletkenlik (SBA)Elektriksel iletkenlik, bir malzemenin elektrik yükünün taşınmasına izin verme yeteneğini gösteren fiziksel bir özelliktir. SBA 458 ölçümleri azot altında 50 ml/dak gaz akışı ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, ölçüm parametreleri olarak maksimum 0,01 A akım enjeksiyonu ve 8 V ısıtıcı voltajı seçilmiştir. Bu parametrelerin kullanılan numune geometrileri için uygun olduğu kanıtlanmıştır (3 x 1 x 15 mm çubuk numune, 12,5 x 1 mm çapında yuvarlak numune).
Ölçüm parametreleri kısmen numune malzemesi ve geometrisinin bir fonksiyonu olarak ayarlanacağından, aşağıda selectuygun ölçüm parametreleri için bazı ipuçları ve öneriler verilecektir. Bu, her iki numune yönünde de bir sıcaklık gradyanının oluşturulduğu ısıtıcının voltajını içerir. Ek olarak, elektrik iletkenliğinin ölçülmesine hizmet etmek üzere numuneye maksimum akım enjeksiyonu için uygun bir değer selected olmalıdır. Ayrıca, BiSeTe örneklerinin ölçümü için hangi gazların uygun olduğu gösterilecektir.
Isıtıcı Voltajı
Seebeck katsayısının doğru ölçümü için, ısıtıcı voltajını selectgirerken yeterli bir sıcaklık gradyanı (öneri: minimum 3 K ± Delta T) oluşturulmasına dikkat edilmelidir. Bu, numune geometrisine bağlı olarak değişebilir. Başka kriterlerin dikkate alınmasına gerek yoktur.
Akım Enjeksiyonu
Isıtıcı voltajında olduğu gibi selectmaksimum akım enjeksiyonu belirlenirken de numune geometrisi göz önünde bulundurulmalıdır. Bu nedenle selectakım enjeksiyonu için uygun bir değer belirlenirken iki husus akılda tutulmalıdır: Bir yandan akım enjeksiyonu numuneyi ısıtacak kadar yüksek olmamalı, diğer yandan selected akımı voltajın ölçülmesine izin verecek kadar yüksek olmalıdır. Bu, yazılımdaki bireysel değerlerle diyagrama bir bakışla kontrol edilebilir. Burada, üç pozitif ve negatif akım değerinin her biri (her biri Imax'ın 1/3, 2/3 ve 3/3'ü) sırasıyla ölçülen gerilimlerle birlikte görülebilir. Enjekte edilen akım, I ve ölçülen voltaj, U arasında doğrusal bir ilişki tanınabilirse, anlamlı bir Elektriksel İletkenlik (SBA)Elektriksel iletkenlik, bir malzemenin elektrik yükünün taşınmasına izin verme yeteneğini gösteren fiziksel bir özelliktir.elektriksel iletkenlik değeri ölçülebilir.
Gazlar
BiSeTe örneğinin ölçümü için, SBA 458 spesifikasyonlarında izin verilen gazlardan herhangi biri uygundur.
Özet
BiSeTe için Seebeck katsayısı ± %2 tekrarlanabilirlikle ve Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik ± %1,5 tekrarlanabilirlikleElektriksel İletkenlik (SBA)Elektriksel iletkenlik, bir malzemenin elektrik yükünün taşınmasına izin verme yeteneğini gösteren fiziksel bir özelliktir. SBA 458 aracılığıyla ölçülebilir.
Seebeck katsayısının yanı sıra BiSeTe'nin termal iletkenliğinin ölçümü, her biri ±% 2'lik bir tekrarlanabilirlik ile gerçekleştirilebilir. Bu yüksek tekrarlanabilirlik, farklı numune geometrileri, large numune miktarı veya farklı SBA 458 cihazlarıyla ölçümlerin uygulanmasından bağımsız olarak geçerlidir.