Полупроводниковые термоэлементы: Полупроводниковые термоэлементы | Иоффе Абрам Федорович

Содержание

Полупроводниковый термоэлемент — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Полупроводниковый термоэлемент

Cтраница 2

К холодному спаю полупроводникового термоэлемента ( холодильника ПТ) припаяно металлическое зеркало ЗК.  [16]

К холодному спаю полупроводникового термоэлемента ( холодильника ПТ) припаяно металлическое зеркало 3; сила тока, пропускаемого через термоэлемент, регулируется реостатом. Для измерения температуры металлического зеркала к его поверхности припаяна полупроводниковая термопара Т, подключенная к милливольтметру со шкалой, градуированной в единицах абсолютной влажности.  [17]

Явление Пельтье в полупроводниковых термоэлементах дало уже возможность построить холодильные машины, которые по экономичности не уступают некоторым типам применяющихся на практике комнатных холодильников.  [18]

Явление Пельтье в

полупроводниковых термоэлементах дало возможность построить холодильные машины, которые по экономичности не уступают некоторым типам применяющихся на практике комнатных холодильников.  [20]

В чем состоят преимущества полупроводниковых термоэлементов перед металлическими.  [21]

Телкеса об опытах с полупроводниковыми термоэлементами, дающими будто бы кпд 7 — 10 %, видимо, однако, неустойчиво. Любопытно, что лучшая пара Телкеса: цинк-сурьма и сернистый свинец повторяет данные ряда Зеебека.  [22]

Телкеса об опытах с полупроводниковыми термоэлементами, дающими будто бы кпд 7 — 10 %, видимо, однако, неустойчиво. Любопытно, что лучшая пара Телкеса: цинк — сурьма и сернистый свинец повторяет данные ряда Зеебека.  [23]

По каким причинам в полупроводниковых термоэлементах может возникать термо — ЭДС.  [24]

В полупроводниковых термоэлектрических устройствах используют полупроводниковые термоэлементы, каждый из которых состоит из двух ветвей, обладающих разным типом электропроводности. Ветвь термоэлемента, материал которого имеет электропроводность р-типа, называют положительной ветвью.  [25]

Особенно большими термо — ЭДС обладают полупроводниковые термоэлементы.  [26]

При современных значениях коэффициента z применение полупроводниковых термоэлементов приводит к большой внутренней необратимости. Это является главной причиной, тормозящей внедрение термоэлектрического охлаждения и подогрева. Однако с помощью термоэлектрических батарей легко реализовать схемы, в которых температура спаев близка к переменной температуре теплоносителей в процессах их охлаждения или нагрева. Если в компрессионных установках для этого необходимо сложное многоступенчатое сжатие, то в схемах с полупроводниковыми термобатареями эти условия осуществляют параллельным соединением групп термоэлементов и последовательным внутренним их соединением.  [28]

Это позволяет понять, почему экономичность полупроводниковых термоэлементов выше, чем металлических.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

Электрические полупроводники. Проводимость полупроводников » Детская энциклопедия (первое издание)

Полупроводники в технике

Полупроводниковые термоэлементы можно использовать для нагревания помещения зимой и охлаждения его летом.

И вот в Институте полупроводников было сконструировано охлаждающее устройство для такого прибора — столик, объемом не больше обычного лабораторного микроскопа. Его вместе с источником питания легко может переносить один человек. На столике сосредоточен набор мощных холодильных элементов, и ткань замораживается здесь буквально за несколько минут.

Много необычного на первый взгляд сулит использование подобных свойств полупроводников. Что бы вы, например, подумали, если бы вам предложили отапливать комнату… холодом?

Представьте себе, что большие батареи холодильных элементов установлены так, что их «горячие» спаи находятся внутри комнаты, а «холодные» — снаружи. Если пропускать сквозь них электрический ток, то «горячие» спаи начнут нагревать воздух комнаты, а «холодные» — поглощать тепло из воздуха улицы, «охлаждая» его еще больше.

Полупроводниковые термоэлементы можно использовать для нагревания помещения зимой и охлаждения его летом

Внешний холодный воздух восполнит необходимую постоянную разность температур между спаями. А так как величина проходящего через них электрического тока при этом не изменится, то дополнительное тепло в комнате получится благодаря… охлаждению воздуха улицы, т. е. за счет холода! Расход электроэнергии при этом по сравнению с отоплением обычными электрическими печами сократится почти вдвое.

Летом, когда очень жарко, можно изменить направление проходящего через батареи тока и «холодные» спаи станут горячими, «нагревая» воздух улицы, а «горячие» — холодными, охлаждая жилье.

А вот еще пример применения полупроводников. На каждый квадратный метр поверхности Земли, освещенной Солнцем, в среднем приходится около 1 кВт энергии света. А на площадь в 1 га — 10 тыс. кВт — мощность большой электрической станции. А на всю поверхность Земли…

СВЕРХМИНИАТЮРНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ

Одно из достоинств полупроводников — их миниатюрность. Но разработанный недавно сверхминиатюрный транзистор даже среди своих маленьких собратьев кажется лилипутом. Это— тоненькая пластинка металлического германия. Относящиеся к нему сопротивления, проводники и конденсаторы заменены полосками металлической краски, нанесенными на пластинку величиной с маленькую почтовую марку. Применение новых полупроводников позволяет изготовлять радиоприемники размером с ручные часы, слуховые аппараты для глухих, которые будут помещаться в ушной раковине, портативные электронные счетные машины и т. п.

Представьте себе щит площадью в квадратный метр из тоненьких пластинок полупроводниковых фотоэлементов с к. п. д. 10%. Тогда можно непрерывно получать с него до 100 вт электрической энергии. Выложенная такими батареями крыша одноэтажного дома площадью, допустим, 100 м2 с избытком обеспечит нужды жильцов дома в электрической энергии (10 квт). Только часть пустыни Каракумы, покрытая такими батареями, удовлетворяла бы потребность в энергии всего человечества до тех пор, пока светит Солнце. Угроза, что иссякнут источники снабжения людей нефтью и углем, будет уже не страшна.

Вверху: крыша дома, выложенная полупроводни-новыми фотоэлементами, вполне обеспечила бы его жителей электроэнергией. В середине: «солнечный» приемник. В его ручку встроена батарея полупроводниковых фотоэлементов. Она обеспечивает работу приемника днем и заряжает крошечные аккумуляторы для шести-,семичасовой работы ночью. Внизу: «атомная» электрическая батарея. Радиоактивное вещество, излучающее очень быстрые электроны, непрерывно приобретает положительный электрический заряд, а наружная оболочка батареи — отрицательный.

Но и это еще не все! Ученые подсчитали, что к. п. д. кремниевых фотоэлементов можно будет со временем довести до 20%, т. е. до 200 вт с 1 м2. Это значит, что фотоэлемент, который сейчас служит главным образом в приборах техники слабых токов, станет основой всей энергетики будущего.

Вот походный приемник — величиной с небольшую дамскую сумочку. Для его работы достаточно полупроводниковой солнечной батареи, встроенной в… его ручку.

Энергии обычного дневного света или яркой электрической лампы вполне хватит не только для питания приемника, но и для зарядки крошечных батареек-аккумуляторов, обеспечивающих шестичасовую работу приемника ночью.

В третьем искусственном спутнике один из радиопередатчиков и несколько важнейших приборов питались от солнечной батареи.

Но свет — только одна из форм излучений, существующих в природе. Чем короче длина волны, тем больше энергии несет в себе излучение. Например, энергия ультрафиолетовых лучей намного больше, чем лучей видимого света; энергия рентгеновских лучей — чем ультрафиолетовых; энергия гамма-лучей — чем рентгеновских, и т. д. (подробнее см. т. 3, раздел «Физика»). Поэтому, если германиевые или кремниевые полупроводниковые фотоэлементы «осветить» невидимыми ультрафиолетовыми, рентгеновскими, гамма-лучами или, наконец, просто потоком летящих с очень большой скоростью электронов, то создаваемый ими электрический ток будет еще большим, чем под действием видимого света. На этом принципе уже созданы первые образцы «атомных» электрических батарей.

Полупроводниковые приборы открывают совершенно новые возможности и для преобразования переменного электрического тока в постоянный.

В каждом сетевом приемнике, телевизоре, усилителе есть выпрямитель — устройство, питающее различные цепи приемника постоянным электрическим током, большей частью высоких напряжений. Такой выпрямитель занимает добрую четверть объема и веса всего приемника или телевизора. Промышленные выпрямители, рассчитанные на большой ток и высокое напряжение, тоже очень сложны и громоздки. Например, для управления магистральным электровозом очень выгодно и удобно, чтобы двигатели его питались постоянным током.

Для передачи же на далекие расстояния выгоден переменный ток. Чтобы использовать преимущества того и другого вида тока, на некоторые типы электровозов ставят мощные выпрямители, которые занимают много места.

К.п.д. же современных полупроводниковых выпрямителей может достигать 98-99%. Поэтому пластинка площадью 100-120 см

2, т. е. величиной с записную книжку, при условии идеального ее охлаждения могла бы выпрямлять переменный ток в постоянный, достаточный для питания электровоза мощностью 3-4 тыс. л. с.

К сожалению, полупроводниковые выпрямители пока работают при температурах не выше 200°. Это еще мешает их широкому внедрению, хотя с каждым годом число всевозможных видов малых полупроводниковых выпрямителей все увеличивается.

Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный на электровозе мощностью 4—5 тыс. л. с., было бы достаточно полупроводниковых пластинок размером с записную книжку, конечно, если бы их удалось идеально охлаждать.

Мы говорили здесь об энергетическом применении полупроводников. Но было бы несправедливо обойти и многие другие области слаботочной электроники. Приведем лишь наиболее важные и интересные примеры.

При нагревании чистых металлов их электрическое сопротивление увеличивается. У полупроводников оно, наоборот, уменьшается. Это свойство оказалось очень важным для ниспровержения термометра — прибора, достаточно долго «засидевшегося» в науке и технике.

Почему, чтобы изморить температуру больного, нужно целых 10 мин. сидеть неподвижно, пока столбик ртути поднимется и зафиксирует правильную температуру? А сколько десятков людей нужно, чтобы записывать и регулировать температуру на производствах, в сотнях цехов и помещений, в тысячах всевозможных аппаратов! Все это куда проще, легче, точнее и, главное, быстрее можно сделать при помощи совсем крошечного кусочка полупроводника — термистора.

Термистор последовательно соединяется с небольшой электрической батареей и очень чувствительным измерительным прибором. Достаточно внешней температуре чуть-чуть повыситься или понизиться, как сопротивление термистора резко уменьшится или увеличится, изменится и протекающий через него ток. Это и покажет проградуированный измерительный прибор.

Такие термометры-крошки можно установить в любом пункте, даже непосредственно в деталях машин, например в подшипниках. Они мгновенно поднимут тревогу, если подшипники по какой-либо причине начнут перегреваться.

ФОТОЭЛЕМЕНТЫ СОРТИРУЮТ БРЕВНА

На некоторых лесопильных заводах есть оригинальная установка, автоматически сортирующая бревна. Ее 17 фотоэлементов внимательно «осматривают» проходящие мимо них на транспортере бревна и определяют их длину и толщину. Длина бревна определяется в зависимости от времени затемнения им продольного ряда фотоэлементов, а толщина бревна — в зависимости от того, сколько оно затемняет элементов вертикального ряда. Измеренные фотоэлементами бревна в соответствии с сигналами фотоэлектрической установки направляются на ту или иную ветвь транспортера и затем сбрасываются с него в бассейн, предназначенный для бревен данного сорта.

Самое удивительное здесь — в исключительной чувствительности устройства. В Ленинградском агрофизическом институте сконструирован микроэлектротермометр, названный «иглой». Шарик диаметром в 0,5 мм позволяет одним прикосновением, длящимся десятую или даже сотую долю секунды, измерять с большой точностью не только температуру человеческого тела, но и отдельных участков его кожи, артерий, вен и т. д. Более того, можно измерять даже температуру различных участков листа растения. Но как быть, если нужно узнать очень незначительные изменения температуры предмета, до которого нельзя непосредственно прикоснуться термистором? Для этого служит другой прибор — болометр. Это еще более крошечное термосопротивление, сделанное из самых чувствительных к изменению температуры полупроводников. Оно окрашено в черный цвет и заключено в трубку, из которой выкачан воздух. Сам болометр установлен в фокусе большого металлического зеркала и охлаждается до очень низкой температуры.

Любой нагретый предмет излучает тепловые — инфракрасные — лучи. Болометры позволяют правильно измерить температуру тела человека на расстоянии до километра, обнаружить на расстоянии нескольких километров горящую спичку и даже измерить температуру любого участка поверхности Луны или определить температуру звезды. Короче говоря, с помощью болометра можно измерить температуру любого тела, излучающего инфракрасные лучи, как бы далеко оно от нас ни находилось.

Полупроводниковые германиевые и кремниевые приборы. В центре, в кружке, фототриод— комбинация из фотоэлемента (фотодиода) и усилительного триода. Этот чрезвычайно чувствительный прибор мог бы обнаружить излучение спички, зажженной на Луне!

Понимание происходящих в полупроводниках физических процессов позволило даже хорошо известные и изученные типы фотоэлементов сделать еще более чувствительными и эффективными.

Если к германиевому фотоэлементу подключить еще и небольшую электрическую батарейку, то получается новый прибор — фотодиод, чрезвычайно чувствительный к видимому и невидимому свету. Комбинированный фотоэлемент с фотодиодом и усилительным прибором — фототриодом обладает уже баснословной чувствительностью. Создаваемый им под действием света довольно большой ток одновременно автоматически усиливается.

При помощи такого чувствительного к инфракрасным лучам прибора можно определить местоположение самолетов, кораблей и других нагретых тел на очень далеких расстояниях. С самолета можно не только определить место, где, например, стоят на земле замаскированные самолеты или автомобили, но даже обнаружить, где они стояли несколько часов тому назад и нагрели своим теплом окружающие предметы.

С помощью такого прибора можно составить подробную карту распределения тепла по поверхности Марса. Ведь фототриод мог бы обнаружить свет спички, зажженной, например, на поверхности Луны.

Возможности применения полупроводников поистине не имеют границ. Впереди еще много необыкновенных открытий в этой области.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Полупроводники в технике

Иоффе, Абрам Федорович — ПЕРСОНА ТАСС

Родился 29 октября 1880 г. (по старому стилю 17 октября 1880 г.) в гор. Ромны Полтавской губернии Российской империи (ныне город в Сумской области Украины) в еврейской семье. Его отцом был купец второй гильдии Файвиш (Федор Васильевич) Иоффе.

Учеба
В 1888-1897 гг. Абрам Иоффе прошел обучение в Роменском реальном училище.
В 1902 г. окончил Санкт-Петербургский технологический институт (впоследствии Санкт-Петербургский, затем Петроградский и Ленинградский политехнический институт, ныне Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого) по специальности «инженер-технолог».
С 1903 по 1906 г. стажировался в Мюнхенском университете у немецкого физика-экспериментатора первого лауреата Нобелевской премии по физике (1901) Вильгельма Рентгена. Сначала Иоффе работал в лаборатории Рентгена практикантом, затем получил место ассистента. Провел ряд крупных исследований, в т. ч. прецизионный эксперимент по определению «энергетической мощности» радия. Изучая электрические свойства кварца, открыл внутренний фотоэффект и определил пределы применимости закона Ома для описания прохождения тока через кристалл. В 1905 г. в Мюнхенском университете получил докторскую степень (тема диссертации: «Упругое последствие в кристаллическом кварце»).

Преподавание в Политехе и других вузах
В 1906 г. Абрам Иоффе вернулся в Россию и был принят на работу старшим лаборантом в физическую лабораторию Санкт-Петербургского политехнического института (Политех). Вскоре начал также преподавать на кафедре общей физики вуза. В 1913-1948 гг. был профессором этой кафедры. В 1916 г. организовал при Политехе семинар по физике, который посещали молодые ученые, впоследствии ставшие выдающимися советскими физиками. Среди них будущие Нобелевские лауреаты Петр Капица и Николай Семенов, а также Анатолий Александров, Абрам Алиханов, Лев Арцимович, Исаак Кикоин, Игорь Курчатов, Юлий Харитон и др. В 1919 г. Иоффе стал одним из основателей физико-механического факультета Политеха, который впервые в мире начал готовить инженеров-физиков. В 1919-1928 и 1945-1949 гг. был деканом факультета.
Одновременно Иоффе читал лекции в других вузах. В 1908-1914 гг. он был доцентом Петербургского горного института (ныне Санкт-Петербургский горный университет). В 1909-1912 гг. — преподаватель Естественнонаучного института имени П. Ф. Лесгафта. В 1913-1919 гг. — приват-доцент Санкт-Петербургского университета (ныне Санкт-Петербургский государственный университет).
В 1913 г. ему была присвоена ученая степень магистра физики, в 1915 г. — степень доктора физики (тема диссертации: «Элементарный фотоэлектрический эффект. Магнитное поле катодных лучей»).
ЛФТИ
В сентябре 1918 г. Абрам Иоффе вместе с рентгенологом Михаилом Неменовым организовал в Петрограде Государственный рентгенологический и радиологический институт (ГРРИ). Иоффе был избран первым директором ГРРИ и одновременно возглавил физико-технический отдел, образованный по его инициативе в институте. В 1921 г. отдел выделился в самостоятельный Государственный физико-технический рентгеновский институт, который впоследствии был переименован в Ленинградский физико-технический институт (ЛФТИ, ныне ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН). Иоффе был бессменным директором института до декабря 1950 г., пока не был освобожден от должности во время кампании по «борьбе с космополитизмом». До 1952 г. продолжал работать в ЛФТИ, где также руководил одной из лабораторий.
Академия наук
В ноябре 1918 г. Иоффе был избран членом-корреспондентом, в мае 1920 г. — действительным членом Российской академии наук (в 1925 г. была преобразована в Академию наук СССР, ныне РАН). Являлся членом Отделения физико-математических наук (ОФМН) АН СССР.
В 1926-1929 и 1942-1945 гг. был вице-президентом АН СССР. С 1942 по 1945 г. также занимал должность академика-секретаря ОФМН.
В 1945-1952 гг. — член президиума АН СССР.
НИИ агрофизики
В 1932 г. Абрам Иоффе совместно с академиками Владимиром Вернадским и Николаем Максимовым основал в Ленинграде Научно-исследовательский институт агрофизики (ныне Агрофизический научно-исследовательский институт). С 1932 по 1960 г. Иоффе был директором этого института, образованного в составе Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени В. И. Ленина (ВАСХНИЛ).
Работа в области вооружений
После начала Великой Отечественной войны Иоффе возглавил комиссию по военной технике при Ленинградском городском комитете КПСС. В 1942 г., находясь в эвакуации в Казани, был назначен председателем военно-морской и военно-инженерной комиссий при Ленинградском городском комитете КПСС. Во время войны принимал участие в строительстве в Ленинграде радиолокационных установок, разработанных под его руководством в ЛФТИ.
В 1943 г. Абрам Иоффе был привлечен к урановому (атомному) проекту СССР по созданию атомного оружия. В том же году по его инициативе была создана Лаборатория №2 АН СССР (впоследствии Институт атомной энергии, ныне Научно-исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва), которую возглавил один из его учеников Игорь Курчатов.
С 1945 г. Иоффе был членом технического совета Специального комитета при ГКО СССР, созданного в августе 1945 г. в рамках работ по атомному проекту, и возглавлял комиссию по электромагнитному разделению урана-235.
Другие посты, кончина
В 1952 г. по инициативе Абрама Иоффе была образована Лаборатория полупроводников АН СССР, и он возглавил ее. В 1955 г. на основе лаборатории был организован Институт полупроводников АН СССР (в 1970-х гг. вошел в состав ЛФТИ). Иоффе являлся директором института до конца своей жизни.
Был членом Русского физико-химического общества, возглавлял Всероссийскую ассоциацию физиков (1924-1930).
Являлся главным редактором «Журнала прикладной физики» (1934-1930), «Журнала экспериментальной и теоретической физики» (1931-1938), «Журнала технической физики» (1931-1959).
Избирался депутатом Ленинградского городского Совета депутатов трудящихся (1932, 1940, 1947).
Скоропостижно скончался 14 октября 1960 г. в Ленинграде на 80-м году жизни. Похоронен на Литераторских мостках Волковского кладбища города.
Научные достижения и труды
Абрам Иоффе был специалистом в различных областях физики. Наиболее важные результаты были достигнуты им в области исследования элементарного фотоэффекта, изучения механических и диэлектрических свойств кристаллов, исследования нового класса твердых веществ — полупроводников, а также в области теории термоэлектричества. На базе теоретических и экспериментальных достижений Иоффе и его научной школы в СССР получили развитие новые научные направления: исследования в области физики ядра и технического применения атомной энергии, кинетическая теория прочности, новые области технического применения полупроводников и др. Кроме того, благодаря Иоффе появилась новая область науки — агрофизика.
Иоффе выполнил цикл работ по измерению заряда электрона при внешнем фотоэффекте и доказал статистический характер элементарного фотоэффекта (1913). Также экспериментально доказал существование ионной проводимости в кристаллах (1916). Совместно с Милитой Миловидовой-Кирпичевой объяснил механизм электропроводности ионных кристаллов (1916-1923). Открыл явление «упрочнения» материала (эффект Иоффе) — повышение прочности кристаллов при сглаживании их поверхности (1924). Разработал методы получения высокопрочных материалов (1942-1947), теорию термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников, выдвинул идею плазменного термоэлектричества. На основе исследований Иоффе и его учеников электрических свойств полупроводников (1931-1940) была создана система научной классификации полупроводниковых материалов.
По инициативе Иоффе и при его участии были созданы физико-технические институты в крупных промышленных городах (Харькове, Днепропетровске, Свердловске, Томске), а также Институт химической физики АН СССР (ныне Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, Москва) и др.
Он автор многих научных работ, статей и докладов. Среди них «Механические и электрические явления в кристаллах» (1917), «Электропроводность кристаллов» (1924), «Курс физики» (1927), «Физика кристаллов» (1927), «Основные представления современной физики» (1949), «Энергетические основы термоэлектрических батарей из полупроводников» (1950), «Полупроводники и их применения» (1955), «Термоэлектрические генераторы» (1955), «Полупроводниковые термоэлементы» (1956), «Физика полупроводников» (1957), а также «Применение физики в сельском хозяйстве» (1954-1956), «Задачи агрофизики» (1957) и др.

Награды, членство в зарубежных академиях
Герой Социалистического Труда (1955). Был награжден тремя орденами Ленина (1940, 1945, 1955), медалями «За оборону Ленинграда» (1944), «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.» (1946).
Лауреат премии имени С. А. Иванова (1914) Императорской Санкт-Петербургской академии наук, Сталинской премии I степени (1942) и Ленинской премии (1961, присуждена посмертно).
Являлся почетным членом ВАСХНИЛ (1956), а также членом многих академий наук и научных обществ мира, в т. ч. Гёттингенской академии наук (1924), Берлинской академии наук (1928), Американской академии наук и искусств (1929), Итальянской академии наук (1959), Французского, Британского и Китайского физических обществ и др. Был почетным доктором Калифорнийского университета (США), Сорбонны (Франция), университетов Граца (Австрия), Бухареста (Румыния), Мюнхена (Германия).

Семья
Был дважды женат. Первая супруга — библиотекарь Вера Андреевна Иоффе (Кравцова), вторая — физик Анна Васильевна Иоффе (Ечеистова). Дочь от первого брака, Валентина, была доктором физико-математических наук.

В МГУ прошло торжественное закрытие 33-й Всемирной конференции IASP

С 19 по 22 сентября 2016 года в Москве проходила 33-я Всемирная конференция IASP– Международной ассоциации технопарков и зон инновационного развития (International Association of Science Parks and Areas of Innovation).

Официальное открытие конференции прошло 19 сентября в Центре международной торговли Москвы (ЦМТ), где собрались представители технопарков, российских и зарубежных  вузов, власти и бизнеса, ученые и студенты. Организаторами конференции выступили Инновационный центр «Сколково», Фонд содействия инновациям, Научный парк МГУ, Правительство Москвы,  Технопарк «Строгино» и РВК.

Специально для гостей конференции 20 сентября в Центре международной торговли была организована выставка Robotics & VR. Часть компаний, представивших свои разработки, была поддержана Фондом содействия инновациям.

Заключительный день конференции, посвященный теме «Глобальный талант», проходил на базе Московского Государственного Университета им. Ломоносова. Именно там в 1992 году был основан первый российский технопарк.

22 сентября генеральный директор Фонда содействия инновациям Сергей Поляков принял участие в дискуссии «Формы поддержки малых и средних предприятий в научно-технической сфере». Он рассказал участникам о программах Фонда и о Национальной технологической инициативе – долгосрочной комплексной программе по созданию условий для обеспечения лидерства российских компаний на новых высокотехнологичных рынках. Сотрудники Фонда приняли участие в параллельных сессиях, где прокомментировали итоги реализации программ «УМНИК» и «Старт», изменениях в условиях программ, а также ответили на вопросы аудитории.

Далее Сергей Поляков ознакомился с продукцией малых предприятий, поддержанных Фондом, которые были представлены в рамках выставочной экспозиции. Так, экспортно-ориентированная компания «НПО Кристалл», разрабатывающая и выпускающая весь спектр термоэлектрической продукции, продемонстрировала высокоэффективные полупроводниковые термоэлементы, которые используются в холодильных и климатических системах. Компания «МаксТелКом» показала портативный полевой автоматический аппарат нового поколения для сварки кварцевых волоконных световодов. Всего участие в выставке приняли 9 малых предприятий.

В рамках деловой программы прошел круглый стол «Инфраструктура молодежного инновационного творчества», посвященный вопросам развития программы ЦМИТ и детских технопарков. Участникам был представлен уникальный опыт детских технопарков «Кванториум», который успешно реализуется в Москве, Ханты-Мансийском АО и Татарстане. В фокусе дискуссии круглого стола были вопросы взаимодействия всех элементов детских технопарков, их место в системе образования и возможность с их помощью эффективно развивать кадровый потенциал страны. Участие в круглом столе принял советник генерального директора Фонда содействия инновациям Иван Бортник.

В рамках пленарного заседания «Глобальный талант: заветное сокровище» были подняты вопросы поиска и выявления талантов, механизмы встраивания технопарков в городскую среду, проблемы повышения конкурентоспособности и возможности, которые открывает участие в международных научных проектах нескольких стран. Модератором пленарного заседания выступил Олег Мовсесян, генеральный директор Научного парка МГУ. Одним из спикеров пленарного заседания выступил Иван Бортник. Он рассказал о Центрах молодёжного инновационного творчества, которые сейчас функционируют в 32 российских регионах. По мнению Ивана Бортника, главной задачей при формировании такого открытого пространства для инновационного научно-технического творчества детей и юношества является подготовка молодого поколения к технологиям будущего.

Завершилось мероприятие выборами нового главы Ассоциации научных технопарков IASP. Им стал испанец, один из самых известных специалистов по телекоммуникациям Жузеп Пике. Новый президент организации рассказал, что очень доволен тем, как Москва справилась с проведением такого большого и очень важного мероприятия. Он подчеркнул, что нынешняя конференция бросила организаторам новые вызовы, ведь поучаствовать захотели около двух тысяч человек, а это абсолютный рекорд участников за всю историю существования организации.

 

«Физика и техника полупроводников»

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, выпуск 11

Обзоры

Снарский А.А., Пальти А.М., Ащеулов А.А.

Электронные и оптические свойства полупроводников

Берча Д.М., Хархалис Л.Ю., Берча А.И., Шнайдер М.

Кудряшов В.Е., Золин К.Г., Туркин А.Н., Юнович А.Э., Ковалев А.Н., Маняхин Ф.И.

Онопко Д.Е., Баграев Н.Т., Рыскин А.И.

Копылов А.А., Мошников В.А., Холодилов А.Н.

Мастеров В.Ф., Насрединов Ф.С., Немов С.А., Серегин П.П., Троицкая Н.Н., Бондаревский С.И.

Власенко А.И., Власенко З.К., Любченко А.В.

Иванова Г.Н., Касиян В.А., Недеогло Д.Д.

Соколовский Б.С., Монастырский Л.С.

Полупроводниковые структуры, границы раздела и поверхность

Аванесян В.Т., Бордовский В.А., Кастро Р.А.

Гаврикова Т.А., Зыков В.А.

Лебедев А.А., Полетаев Н.К., до Кармо М.Ц.

Бессолов В.Н., Коненкова Е.В., Лебедев М.В., Zahn D.R.T.

Низкоразмерные системы

Дричко И.Л., Дьяконов А.М., Каган В.Д., Крещук А.М., Полянская Т.А., Савельев И.Г., Смирнов И.Ю., Суслов А.В.

Гук А.В., Каминский В.Э., Мокеров В.Г., Федоров Ю.В., Хабаров Ю.В.

Полупанов А.Ф., Галиев В.И., Новак М.Г.

Аморфные, стеклообразные и пористые полупроводники

Горячев Д.Н., Сресели О.М.

Данишевский А.М., Рогачев А.Ю., Шуман В.Б., Гук Е.Г.

Физика полупроводниковых приборов

Данилова Т.Н., Данилова А.П., Ершов О.Г., Именков А.Н., Степанов М.В., Шерстнев В.В., Яковлев Ю.П.

Гунько Н.А., Зегря Г.Г., Зотова Н.В., Соколова З.Н., Стусь Н.М., Халфин В.Б.

Иванов П.А., Коньков О.И., Пантелеев В.Н., Самсонова Т.П.

Экспериментальное определение основных параметров работы термоэлектрического охладителя жидкости Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Выпуск 4

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ТРАНСПОРТА

УДК 621.576

А. И. Чернов,

канд. техн. наук, доцент,

СПбГМТУ;

Мое Зо

магистрант,

СПбГМТУ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАДИТЕЛЯ ЖИДКОСТИ

EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE BASIC PARAMETERS OF THERMOELECTRIC FLUID COOLER

Рассмотрены преимущества и области применения термоэлектрического охлаждения в современных технических системах. Приведены описание и схема экспериментальной установки для охлаждения жидкости. Получены опытные зависимости холодопроизводительности и холодильного коэффициента от силы тока и перепада температур на горячем и холодном спаях термомодулей.

The advantages and applications of thermoelectric cooling modern engineering systems. The description and diagram of experimental setup for liquid cooling is presented. Experimental dependence of cooling capacity and coefficient ofperformance of current and temperature difference at the hot and cold thermo-module soldered joints are obtained.

Ключевые слова: термоэлемент, термомодуль, термоэлектрический охладитель, холодопроизводи-тельность, холодильный коэффициент, экспериментальные характеристики.

Key words: thermocouple, thermo-module, thermoelectric cooler, cooling capacity, cooling rate, the experimental characteristics.

ЕОРИЯ термоэлектрических холодильных машин базируется на термоэлектрических явлениях переноса

лодное время года корабельные помещения обогреваются водо-, паро- или электронагревателями, то есть применяются раздельные источники теплоты и холода. При помощи же термоэлектрических устройств в холодный период года можно обогревать помещения, а в теплый — охлаждать. Режим обогрева легко можно изменить на режим охлаждения путем изменения направления электрического тока. Сравнительный анализ работы холодильных машин для судовых провизионных камер показывает, что при одинаковой холодопроиз-водительности Q масса термоэлектрической холодильной машины (ТЭХМ) в 1,7-1,8 раза меньше, чем у хладоновой ПКХМ. ТЭХМ для систем кондиционирования воздуха имеют объем в четыре, а массу в три раза меньше, чем ПКХМ [1].

энергии в электрических и тепловых полях. Причиной всех термоэлектрических явлений служит то, что средняя энергия носителей в потоке отличается от средней энергии в состоянии равновесия. К этим явлениям относятся эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона. Между перечисленными термоэлектрическими эффектами существует взаимосвязь. При замыкании электрической цепи термоэлемента, в котором создана и поддерживается постоянная разность температур, одновременно возникают все три эффекта.

В настоящее время в судовых установ-

ках кондиционирования воздуха применяют в основном парокомпрессорные холодильные машины (ПКХМ), использующие механическую энергию, и теплоиспользующие ХМ (пароэжекторные и абсорбционные). В хо-

Основные преимущества в использовании термоэлектрических охлаждающих устройств (ТОУ) связаны с уникальными свой-

ствами термоэлектрических источников энергии:

— высокая надежность, обусловленная простотой конструкции;

— отсутствие рабочего вещества (хладагента) и масла;

— компактность, малые масса и габариты при той же холодопроизводительности;

— отсутствие подвижных частей и полное отсутствие шума при работе;

— возможность использования низкопотенциальной тепловой энергии;

— экологическая чистота;

— удобство в управлении и способность эффективно работать в условиях значительных ускорений, перегрузок, крене, дифференте, в вакууме.

К недостаткам ТОУ следует отнести их низкую экономичность (по сравнению с ПКХМ) в определенном диапазоне холо-

допроизводительности Qо и высокую стоимость термоохладителей, связанную с высокими ценами на полупроводниковые материалы.

Перечисленные преимущества термоэлектрического метода получения холода по сравнению с другими типами охлаждения обусловили достаточно широкое его использование. Он широко применяется в охладителях жидкостей, в различных бытовых приборах, в переносных холодильниках, в стационарных охладителях — фильтрах воды, в охладителях — нагревателях питания и др. Использование постоянного тока делает очень удобным применение термоэлектрических охладителей на транспорте. Разработаны и эксплуатируются автомобильные холодильники, охладители сидений и шлемов, охладители питьевой воды, термоэлектрические блоки для транспортных кондиционеров. Тер -моэлектрическое охлаждение используется в морских навигационных системах, в промышленности и системах телекоммуникаций. Их также применяют для термостатирования микропроцессоров вычислительных систем и систем автоматики, для охлаждения волоконно-оптических систем и лазерных диодов с целью стабилизации их параметров.

Термоэлектрические охладители наиболее конкурентоспособны по сравнению с

другими типами холодильных машин в устройствах для охлаждения газов и жидкостей, информационных технологиях.

Перспективы применения ТОУ на флоте (особенно на судах с ЯЭУ) связаны с удовлетворением главных требований, предъявляемых к корабельным и судовым машинам и механизмам. Среди основных — требования высокой надежности, бесшумности, малых массы и габаритов. Известно, что в замкнутых судовых помещениях с регенерируемой атмосферой фреоновые установки крайне опасны, а инфразвуковые шумы и вибрационные излучения трудно устранять [2].

Основными элементами любой ТЭХМ являются термоэлектрические модули — небольшие устройства, представляющие собой последовательно соединенные в электрическую цепь полупроводниковые термоэлементы (ТЭ). Количество термоэлементов в разных модулях может меняться от нескольких штук до нескольких сотен. По тепловому потоку полупроводниковые столбики в модуле соединены параллельно. Столбики, как в сэндвиче, заключены между двумя керамическими пластинами, которые хорошо проводят тепло, но являются электрическими изоляторами.

В настоящее время различные фирмы серийно производят термоэлектрические охлаждающие модули примерно одинаковых типоразмеров. Российские компании «Криотерм», «Норд», «Остерм» и другие занимают лидирующее место в мире по качеству производимых модулей.

На технико-экономические и массогабаритные характеристики ТОУ большое влияние оказывают свойства материалов ветвей ТЭ. Оценка пригодности материалов для применения в термоэлементах производится по величине Z 2(1/К), называемой эффективностью ТЭ: Z = аст/Я , где а — среднее значение коэффициента термо-ЭДС ветвей p- и «-типа ТЭ, В/К; о — среднее значение удельной электропроводности ветвей р- и «-типа ТЭ, См/м; X — среднее значение коэффициента удельной теплопроводности ветвей р- и «-типа ТЭ, Вт/(мК).

Наиболее пригодными материалами для термоэлементов являются полупроводники. Для них значения Z достигают (2,5…3,0)40-3 1/К.

Выпуск 4

Выпуск 4

Для изготовления ТЭ в настоящее время используют низкотемпературные материалы, содержащие висмут, сурьму, селен и теллур. Наибольшее распространение получили системы твердых растворов Bi2Te3-Bi2Se3, Bi2Te3-Sb2Te3 и Bi-Sb, имеющих более высокие значения Z. На их основе выпускаются сплавы ТВЭХ-1 и ТВЭХ-2 для ветвей с электронной проводимостью и ТВДХ-1 и ТВДХ-2 — для ветвей с дырочной проводимостью [1].

Термоэлектрические холодильники могут работать на различных режимах, наиболее важными из которых являются режим максимального холодильного коэффициента smax и режим максимальной холодопроизводи-тельности Q .

о max

В первом режиме ТЭ наиболее эффективно преобразовывают потребляемую электрическую энергию в «холод». Для режима s характерно то, что рабочий ток меняется

max

в соответствии с изменением разности температур на горячем и холодном спаях. Режим Q обеспечивает максимальное количество

о max

отведенного тепла в единицу времени, при этом может быть получено наибольшее понижение температуры, но в ущерб экономичности. Этот режим соответствует максимально возможному значению рабочего тока в термоэлементе.

В условиях максимальной холодопро-изводительности холодильный коэффициент

1

равен є = ———

? 2Т

г v

2(Гг-Гх)

ZT

\

(Т и Т —

4 г х

температура горячего и холодного спаев).

Рис. 1. Характеристики термоэлектрического охладителя Qo = f( I ) и є = f( I )

На рис. 1 приведены характеристики термоэлектрического охладителя на рабочем и экстремальном режимах. Здесь I Іє и Iq — сила тока на рабочем режиме, на режимах максимального холодильного коэффициента и максимальной холодопроизводительности соответственно.

Режимы, близкие к максимальной холодопроизводительности Qо max, используются в маломощных охлаждающих устройствах. Здесь экономия электроэнергии не является первостепенным фактором. В достаточно мощных системах охлаждения целесообразно использовать режимы, близкие к условиям максимального холодильного коэффициента є . На практике термоэлектрические холо-

max ґ гг

дильники обычно работают при токах, составляющих 25-80 % I . Важно отметить,

max

что в термоэлектрическом охладителе очень просто изменять режим работы от єтах до Q и наоборот. Путем изменения электри-

о max г j г

ческого напряжения можно обеспечить практически любой режим работы в некотором промежуточном диапазоне (рис. 1). Поэтому термоэлектрический охладитель отличается высокой функциональной гибкостью.

В Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете на испытательном стенде кафедры судовых энергетических установок, систем и оборудования создана экспериментальная установка, предназначенная для проведения научно-исследовательских работ. Установка также активно используется в учебном процессе на лабораторных занятиях по дисциплинам «Судовое вспомогательное энергетическое оборудование» и «Проектирование вспомогательных энергетических установок». В состав опытной установки, схема которой представлена на рис. 2, входят следующие элементы: блок питания (на схеме не показан), обеспечивающий подачу постоянного тока напряжением (110±5) В к термобатарее теплового блока водоохладителя; электрический водонагреватель с ТЭН (типовым элементом нагрева) и системой автоматического регулирования температуры; к водонагревателю подается переменный ток напряжением 220 В с частотой 50 Гц; термоэлектрический водоохладитель с тепловым блоком и блоком автоматического

управления; измерительный блок с преобразователями сигналов; к блоку подается переменный ток напряжением 220 В с частотой 50 Гц; персональный компьютер.

Измерительные каналы температуры предназначены для измерения температуры в различных устройствах опытной установки в соответствии с рис. 2.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки

Структурная схема канала измерения температуры приведена на рис. 3.

нп

ИУ

пи

ПК

Рис. 3. Структурная схема измерительного канала температуры: Д — датчик;

НП — нормирующий преобразователь; ИУ — измерительное устройство; ПИ — преобразователь интерфейса; ПК — персональный компьютер

В качестве датчиков температуры используются термопары хромель-алюмель (тип К). Кроме температуры, производятся измерения силы тока и напряжения, подаваемого на термоэлектрические модули.

Нормирующий преобразователь — прибор ПНТ-а-Рго фирмы «КонтрАвт», реализованный на базе микропроцессорных технологий. Это прибор с программируемым выбором типов термопар и высоким классом точности. Нормирующий преобразователь усиливает, линеаризует и нормирует сигналы с термопар, то есть приводит сигналы к унифицированному виду — току в диапазоне 0-20 мА.

В качестве измерительного устройства используются регулятор МЕТАКОН-562-Р-0/10-1 фирмы «КонтрАвт», выполняющий функции измерения и двухпозиционного регулирования. Приборы отображают измеренные параметры в реальных физических величинах на ярком цифровом светодиодном индикаторе.

Преобразователь (конвертор) интерфейса ARC-485 предназначен для подключения приборов с интерфейсом RS-485 к ПК и Notebook по USB. Он обеспечивает гальваническую изоляцию порта компьютера от сети RS-485, защищает компьютер от промышленных помех, наводимых на линию интерфейса, не требует дополнительного источника питания, так как электропитание осуществляется непосредственно по USB шине. К его достоинствам относятся: автоматическое опре-

деление и индикация направления передачи данных со скоростью до 1 Мбит/с. Преобразователь поддерживается всеми распространенными операционными системами, имеет миниатюрные габариты и малую массу.

Аппаратно-программный комплекс, предназначенный для сбора и обработки информации от датчиков, преобразований сигналов, отображения и документирования в табличном и графическом виде собранной информации и вычисленных параметров, использует систему диспетчерского контроля и сбора данных SCADA/HMI и программное обеспечение DataRate для визуализации непрерывных и периодических процессов.

Системой диспетчерского контроля и сбора данных осуществляются сбор, обработка и накопление значений измеряемых параметров: температуры в различных устройствах установки, напряжения и силы тока.

В процессе проведения экспериментов на экране монитора отображается следующая информация. В верхней части рабочего окна (рис. 4) приведена мнемосхема экспериментальной установки.

В левом верхнем углу размещено поле для записи перед экспериментом констант, необходимых для вычисления параметров ох-

Выпуск 4

¡Выпуск 4

По достижении заданной температуры охлаждения воды в баке водоохладителя система регулирования прекратит подачу электропитания на термобатарею и вентиляторы охлаждения.2 — — разность температур

воздуха.

Мощность, потребляемая термобатареей (ТБ), состоящая из термомодулей (ТМ)

| 32]

Рис. 4. Скриншот с мнемосхемой экспериментальной установки

ладителя. В нижней части рабочего окна приводятся групповые графики вычисляемых и измеряемых параметров. Предусмотрена возможность регулирования масштаба и режимов просмотра соответствующими кнопками под графиками. Для каждого измеряемого параметра на мнемосхеме располагается окно с текущим значением. При необходимости можно открыть окно с трендом соответствующего параметра.

В процессе работы охладителя имеется возможность контролировать и анализировать параметры работы термоэлектрического охладителя.пк(Т -Г)

Аїред

По результатам обработки и обобщения экспериментальных данных были построены графические зависимости Qo = f (I) и s = f (I) (рис. 5 и 6), а также Qo = f (ДГ) и s = f (AT) для режимов Q и s (рис. 7 и 8). Сравнение

г max max r

параметров на двух экстремальных режимах показывает, что максимальный холодильный коэффициент s max получен при токе 0,51 А, значительно меньшем тока (4,26 А) на режиме Q . Соответственно и холодопроизво-

o max

дительность в режиме s намного меньше,

max

чем во втором режиме. Как видно из рис. 7, с уменьшением перепада температур AT разница в величине холодопроизводительности Qo увеличивается. Таким образом, при одинаковой величине нагрузки Q требуется большее

число термоэлементов, работающих в режиме є . Как известно, это обстоятельство являет-

max ’

ся основным недостатком режима максимального холодильного коэффициента. Однако величина холодильного коэффициента на этом режиме значительно больше, чем в режиме максимальной холодопроизводительности Q (рис. 8).

o max Чґ ‘

Qo,

Вт

100

75

50

25

0

пах

у/іІоі Ні б

j Qos

0 2 4 6 8 1,А

Рис. 5. Зависимость холодопроизводительности Qo = f (I) от силы тока на рабочем режиме (сила тока I = 3,59 A; температура воды Tw2 = 53,1 °C)

Особенно значительно преимущества режима s max проявляются при перепадах AT < AT / 2. Повышение s позволяет умень-

max

шить мощность, потребляемую устройством, а также его габариты и массу. Поэтому естественно, что режим s является более распро-

max

страненным режимом работы термобатарей в различных охлаждающих устройствах.

£

2,5

1,5

0,5

S max

\

Vі іаб

2 4 6 8 1,Л

Рис.2 = 53,1 °С)

ГэТ

Выпуск 4

¡Выпуск 4

Q«,

Вт

140

120

100

80

60

40

20

0

О

Рис. 7. Зависимость холодопроизводительности Qo от перепада температур AT на ТМ для режимов Q и s

г a-‘ max max

(сила тока на рабочем режиме I = 3,98 A, температура воды Tw2 = 31,4 °C)

5 max

Sq

О 50 100 jT,K

Рис.max

(сила тока на рабочем режиме I = 3,98 A, температура воды Tw2 = 31,4 °C)

Список литературы

1. Термоэлектрический эффект. Эффективность применения термоэлектрического охлаждения // Холодильщик.Ки: интернет-газета. — 2006. — № 2 (14) [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http//www.holodilshchik.ru (дата обращения: 04.05.2011).

2. Тайц Д. А. Термоэлектрическое охлаждение — все впереди / Д. А. Тайц. Тема: Машиностроение [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http//www.proatom.ru/modules. php?name=news&file=article&sid=2277 (дата обращения: 11.05.2011).

Полупроводниковые приборы

К простейшим полупроводниковым приборам относятся те, которые состоят из одного полупроводника с собственной проводимостью (см. § 8-к). Это терморезисторы и фоторезисторы – устройства, изменяющие своё сопротивление в зависимости от температуры и/или освещённости. Чуть более сложно устроены термоэлементы и фотоэлементы, а также диоды, так как состоят из нескольких полупроводников и уже не с собственной, а с примесной проводимостью. Рассмотрим их подробнее.

Термо- и фоторезисторы не создают электрический ток, а лишь меняют своё сопротивление току, идущему через них. Под влиянием тепла или света увеличивается число свободных электронов и дырок, в результате чего возрастает электропроводность (или, что то же самое, уменьшается сопротивление). Напротив, термо- и фотоэлементы способны создавать электрический ток, то есть быть источниками электроэнергии.

     

Полупроводниковый фотоэлемент состоит из кремниевого кристалла n-типа, в котором путём добавления примесей создана p-область (см. рисунок). В § 8-к мы отметили, что на концах p-n–перехода самостоятельно возникают разноимённые заряды. То есть его можно рассматривать как источник кратковременного тока. Если же к p-n–переходу постоянно подводить световую энергию (то есть вызывать образование всё новых и новых пар электрон–дырка), получится постоянно действующий источник с напряжением около 1 В.

     

Полупроводниковый термоэлемент состоит из двух полупроводников p-типа и n-типа, не образующих p-n–переход (см. рисунок). Они соединены металлической пластиной, к которой подводится тепло от нагревателя (показана жёлтым цветом). Другие концы полупроводников касаются отдельных металлических контактов, которые охлаждают воздухом или другим способом (показаны зелёным цветом). В более холодных частях полупроводников уменьшается количество свободных электронов и дырок, так как при более низкой температуре «примесные» электроны реже покидают атомы, значит, и реже образуются дырки.

Под действием теплоты в верхних концах полупроводников, наоборот, увеличивается количество свободных электронов и дырок. Они, отталкиваясь от своих «братьев» или «сестёр», перемещаются в нижние части своих кристаллов, заряжая их разноимённо. Строго говоря, наличие двух полупроводников не обязательно, так как они не касаются друг друга. Полупроводниковую пару используют, чтобы создать встречные потоки электронов и дырок, то есть более высокое напряжение. Наряду с этим, теплота, получаемая от источника энергии, используется полнее, что ведёт и к значительному росту КПД термоэлемента.

Термо- и фоторезисторы применяются в качестве датчиков температуры и освещённости, позволяя измерять эти характеристики электронными приборами. Это даёт возможность автоматизировать измерения и, как следствие, технологические процессы. Термо- и фотоэлементы применяются в качестве основных источников электрической энергии в труднодоступных местах земной поверхности и в космосе, а также в качестве альтернативных экологически чистых источников электроэнергии.

     

Полупроводниковый диод (см. рисунок) – прибор с одним p-n–переходом и двумя контактами для включения в цепь. Диоды применяют для пропускания тока только в одном направлении, что необходимо для преобразования переменного тока в постоянный (см. § 9-й), а также для детектирования радиосигналов (см. § 11-й).

Как правило, диоды изготавливают из кристалла германия или кремния, с проводимостью n-типа. В одну из поверхностей кристалла вплавляют каплю индия. Вследствие диффузии атомов индия в глубь основного кристалла, в нём образуется область p-типа. Остальная часть кристалла по-прежнему имеет проводимость n-типа. Между ними и возникает p-n–переход, способный пропускать постоянный электрический ток только в одном направлении. О применении этого – в следующем параграфе.

Полупроводниковые термоэлементы и термоэлектрическое охлаждение: Физика сегодня: Том 12, № 5

Показатели статьи

Взгляды

653

Цитаты

Crossref 118

Web of Science

ISI 0

Альтметрический

Обратите внимание: Количество просмотров представляет собой просмотр полного текста с декабря 2016 года по настоящее время.Просмотры статей до декабря 2016 года не включены.

Максимальный коэффициент ECE для термопары с полупроводником (α = 150 …

Контекст 1

… кривая), что является хорошим приближением для уравнения. (11) при ZT 1 1. Возьмем α = 150 мкВ / К и κ = 0,02 Вт / К · см, следуя [10] (стр. 308), и возьмем три значения парциального сопротивления = 10 −3, 10 — 2, 10 −1 Ом · см (кривые 1-3 на рис. 3). Что касается кривой 4 на рис. 3, то она такая же, как на рис.2 для случая Z = (α) 2 / κ и T 0 = 300 К. Из рис. 3 видно, что коэффициент ECE полупроводниковых термоэлементов больше, чем у металлических, при удельных сопротивлениях полупроводников менее 10 — 1 Ом · см. Например, для легирования Si типа n (p) <10 -1 Ом · см ...

Context 2

… кривая), что является хорошим приближением для уравнения. (11) при ZT 1 1. Возьмем α = 150 мкВ / К и κ = 0,02 Вт / К · см, следуя [10] (стр. 308), и возьмем три значения парциального сопротивления = 10 −3, 10 — 2, 10 −1 Ом · см (кривые 1-3 на рис.3). Что касается кривой 4 на рис. 3, то она такая же, как на рис. 2, для случая Z = (α) 2 / κ и T 0 = 300 К. Из рис. 3 видно, что коэффициент ECE полупроводника термоэлементов больше, чем у металлических, при удельных сопротивлениях полупроводников менее 10 −1 Ом · см. Например, для легирования Si типа n (p) <10 -1 Ом · см при концентрациях nd (na) ...

Context 3

… кривая), что является хорошим приближением для уравнения . (11) при ZT 1 1. Возьмем α = 150 мкВ / К и κ = 0.02 Вт / К · см, следуя [10] (с. 308), и возьмем три значения парциального сопротивления = 10 −3, 10 −2, 10 −1 Ом · см (кривые 1-3 на рис. 3). Что касается кривой 4 на рис. 3, то она такая же, как на рис. 2, для случая Z = (α) 2 / κ и T 0 = 300 К. Из рис. 3 видно, что коэффициент ECE полупроводника термоэлементов больше, чем у металлических, при удельных сопротивлениях полупроводников менее 10 −1 Ом · см. Например, для легирования Si типа n (p) <10 −1 Ом · см при концентрациях nd (na) донорных (акцепторных) примесей nd> 10 17 см −3 (na> 7 · 10 17 см −3. ) при T =.{3} $ Черниговский политехнический национальный университет, ул. Шевченко 95, UA-14035 Чернигов, Украина

Проблема надежности работы термоэлектрических модулей остается актуальной. Из-за выраженной анизотропии свойств и роста скорости подвижности атомов полупроводника в термоэлементах может происходить диффузия атомов проводника в полупроводник. Для предотвращения диффузии атомов проводника в полупроводник и увеличения срока службы термоэлемента применяются диффузионные барьерные слои для разделения коммутирующей пластины и полупроводникового материала в их контакте.Нанесение таких барьерных слоев может осуществляться разными способами, но во всех случаях слой наносится на поверхность полупроводника, что снижает эффективность термоэлектрических модулей. В настоящее время исследуются массообменные процессы при диффузионной сварке в вакууме меди и никеля через ионно-модифицированные слои. Определена целесообразность предварительной модификации поверхности меди (коммутационной пластины) хромом для создания барьерного антидиффузионного слоя. Методом радиоактивных изотопов определены особенности диффузионного взаимодействия контактных материалов через поверхностные слои меди, модифицированной хромом за счет ионной обработки.Показано, что наличие таких слоев приводит к замедлению диффузионных процессов вдвое по сравнению с контактным взаимодействием без модифицированного слоя. Блокирующий эффект такого модифицированного слоя подтвержден электронной оже-спектроскопией на примере гетерогенных стыков пары медь – никель. Как показано, ширина диффузионной зоны после модификации меди хромом стала в 20 раз меньше, чем в немодифицированном образце.

Ключевые слова: антидиффузионный барьерный слой, диффузионная сварка, ионная обработка, массообменные процессы, метод радиоактивных изотопов, электронная оже-спектроскопия.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/abstract/v43/i02/0209.html

DOI: https://doi.org/10.15407/mfint.43.02.0209

PACS: 68.35.Fx, 68.37.Xy, 81.05.Bx, 81.15.Jj, 81.20.Vj, 85.30.Hi

Образец цитирования: В.Ф. Мазанко, Ю.Фальченко В.В., Новомлынец О.О., Нахорна И.В., Ющенко С.М. Исследование массообменных свойств с использованием ионно-модифицированного блокирующего слоя в коммутационной пластине термоэлементов. Новейшие Технол. , 43 , № 2: 209-217 (2021)

Оптимальная конструкция термоэлектрического устройства

Используйте этот идентификатор для цитирования или ссылки на этот элемент: https: // doi.org / 10.1088 / 0268-1242 / 17/2/304

Название: Оптимальная конструкция термоэлектрического устройства Авторы: Xuan, X.C. Дата выпуска: Февраль 2002 г. Образец цитирования: Xuan, X.C. (2002-02). Оптимальная конструкция термоэлектрического устройства. Полупроводниковая наука и технология 17 (2): 114-119. Репозиторий ScholarBank @ NUS. https://doi.org/10.1088/0268-1242/17/2/304 Abstract: Целью разработки термоэлектрического (ТЭ) устройства является определение оптимальной структуры полупроводниковых термоэлементов, отвечающей требуемым спецификациям с минимальными затратами.Стоимость обычно состоит из затрат на строительство полупроводниковых материалов и теплообменников и текущих затрат на поставленную электроэнергию. В данной статье исследуется реальный ТЭ-охладитель с конечной скоростью передачи тепла между окружающей средой. Набор теоретических формул производительности выводится из модели тепловой сети, на основе которой представлено общее выражение для полной стоимости охладителя TE. Описана практическая процедура оптимизации охладителя ТЕ с целью минимизации его общей стоимости.Кроме того, оптимальные конструктивные параметры рассчитываются при некоторых практических условиях эксплуатации, например, при максимальной плотности мощности охлаждения и максимальном преимуществе полупроводниковых материалов и т. Д. Результаты, полученные в этой статье, могут быть полезны как разработчикам холодильников TE, так и разработчикам генераторы энергии. Название источника: Наука и технологии в области полупроводников URI: http://scholarbank.nus.edu.sg/handle/10635/61033 ISSN: 02681242 DOI: 10.1088 / 0268-1242 / 17/2/304
Встречается в коллекциях: Публикации сотрудников

Показать всю запись об элементе

Файлы в этом элементе:

Нет файлов, связанных с этим элементом.

Элементы в DSpace защищены авторским правом, все права защищены, если не указано иное.

% PDF-1.3 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > / ProcSet 6 0 R >> / MediaBox [0 0 556.8 817,92] / CropBox [0 0 556,8 817,92] / Содержание 4 0 руб. / Большой палец 11 0 R >> эндобдж 4 0 объект > ручей q 556,8 0 0 817,92 0 0 см / Im0 Do Q конечный поток эндобдж 5 0 объект 36 эндобдж 6 0 объект [/ PDF / Text / ImageC] эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект >] / Ширина 2320 / Высота 3408 / ColorSpace 10 0 R / BitsPerComponent 1 / Длина 9 0 R >> ручей ; 6 $ GD-F # F » # $ GD +] Gf-F # P2vdH!] S9C˒˙9 @ ET8A93Qn Ô9VPW * DDDDHGGDtyL; «:, B & BaDDGDtmDDD» TG-EjYJn * E1W6h3N`G 健 $ z, J $ o «t9 ڄ MQ? Md, J? ʰ?) Bulm ? iG (RpBd $ «YKZF9j (! ixdX ة l4> ZZE] DF) ި dLG) j $> K 嬭 I Y Afv% aFMn» 8

3 «V> v [jv9R =) DQF0L2 \ bDAAi% § ; \ «} NQ3GSO.? «8 @ xZaZ-! 5mTrZ \ W6 $ _D eEq, J R6 (BGɒY1’ǍW, ˊF» $ ƽ) ExGEiRb B) gV) 6FB (JvYX @ E @ Q @ iҤ $ Z * Т * КрДН \ WTA CDF4 * XTVYCP> #:% B «» $ ‘9 $ nZ «» Cn # ‡ (r; r0JB (8sV 炗 R \ h0RCmoL 炠 8DÐ $ DDDD # qVP BDkB «» «» & «9 # #aGF» 9 @ 45kʈx4GW eYBf * 1ȃ «» «» «» «B # V ~ 8»

00G «2C [» DDDDDDHh0Dt _ #: # tGDtGG0 O (Gш0 «: # eVDDDDCsE1Н_ * 1O UU / u $ K ޫ !? ݾ POiΫX) ~ / p» HwEwJ; _ [_ ֱ) Ha ~ * p \ $ _ y} 2 ᚷ ./_ wmy.#[email protected] (wE | $ f` # DBE $ 0… A1lg \ Hf! Q (r (Uu! צ E! + ϡ & 9; Dʂ (r2 R 80 _ [(pDDDDAsP 馪 «! Aef): # H_ ؇ N 㐣» 4`; # 80BDDHr0QUD3 @ `» B + yC * 74 D! Ch + 6ƒ3аA`H`lB $ Sr A) APh (q r! ‘RFFCBA «», dcb H8M; gPN «! Cf8rHgF = x: DDCgMwDqtGFG + h`l»: $ HXM5Ј

% PDF-1.4 % % PDFsharp, версия 1.32.2608.0 (подробный режим) % Дата создания: 20.05.2017 06:23:54 % Время создания: 0,384 секунды % Размер файла: 128182 байта % Страниц: 5 % Объектов: 156 % ————————————————- ————————————————- 1 0 объект% PdfSharp.Pdf.PdfDocumentInformation > эндобдж % ————————————————- ————————————————- 2 0 объект% PdfSharp.Pdf.Advanced.PdfКаталог > эндобдж % ————————————————- ————————————————- 3 0 obj% PdfSharp.Pdf.PdfPages > эндобдж % ————————————————- ————————————————- 4 0 объект% PdfSharp.Pdf.PdfPage > / MediaBox [0 0 595 842] / Родитель 3 0 R /Ресурсы > /Шрифт > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject > >> / Тип / Страница >> эндобдж % ————————————————- ————————————————- 5 0 объект% PdfSharp.Pdf.Advanced.PdfContent > ручей q 1 0 0-1 0842 см -100 Тлз q BT / GS0 гс / F0 -12 Тс 189.1133 26.2559 Td (Springer) Tj 48.6914 0 Td (Серия) Tj 37,3477 0 Td (дюйм) Tj 12.6738 0 Td (Материалы) Tj 52.0137 0 Td (Наука) Tj 46.0254 0 Тд (121) Тдж 0 0 1 рг / F0 -18 Тс -216.4175 38.6279 Td (Введение) Tj 99.0615 0 Td (to) Tj 20.0127 0 Td (Термоэлектричество) Tj ET 1,125 Вт 0 Дж 0 Дж [] 0 дн. 0 0 1 РГ / GS1 GS 169,448 66,143 м 425,552 66,143 л S BT 0 0 0 рг / F0 -10 Тс 265.2563 157.3799 Td (Bearbeitet) Tj 48.3643 0 Td (фон) Tj -58.0811 12 Td (H.) Tj 12.7783 0 Td (юлианский) Tj 28.9063 0 Td (Голдсмид) Tj -118,9673 71 Тд (1.) Тдж 11.1182 0 Td (Auflage) Tj 36,6943 0 тд (2012г.) Тдж 27.8027 0 Td (Taschenbuch.) Tj 65,5957 0 Td (xvi,) Tj 17.7783 0 Тд (242) Тдж 19.4629 0 Td (S.) Tj 12,2266 0 Td (Мягкая обложка) Tj -126.2012 15 Td (ISBN) Tj 26.1182 0 тд (978) тдж 19,4629 0 Тд (3) Тдж 8,3398 0 Тд (642) ТДж 19,4629 0 тд (26092) тдж 30,5859 0 Тд (6) Тдж -116.7261 14 Td (Формат) Tj 34,4482 0 Td (\ (B) Tj 12,7783 0 Td (x) Tj 7.7783 0 Td (L \) 🙂 Tj 14.4482 0 Тд (15,5) Тдж 22,2412 0 Td (x) Tj 7,7783 0 Тд (23,5) Тдж 22,2412 0 Td (см) Tj -87.5439 14 Td (Gewicht 🙂 Tj 41.6797 0 Тд (403) Тдж 19,4629 0 Тд (г) Тдж 0 0 1 рг / F0 -15 Тс -296,8896 310,6899 Td (Weitere) Tj 55.8472 0 Td (Fachgebiete) Tj 86.7261 0 Тд (>) Тдж 12.9272 0 Td (Technik) Tj 56,6895 0 Тд (>) Тдж 12.9272 0 Td (Энергетехник,) Tj 107.5635 0 Td (Elektrotechnik) Tj 98,3789 0 Тд (>) Тдж 12.9272 0 Td (Elektrotechnik) Tj ET 0,938 Вт 28.401 595.119 м 566,599 595,119 л S BT 0 0 0 рг 251.2183 621.0698 Td (Zu) Tj 0 0 1 рг 21.6724 0 Td (Leseprobe) Tj ET 272,891 622,119 м 343,782 622,119 л S BT 0 0 0 рг 185.769 656.0698 Td (шнелл) Tj 50.8594 0 Td (und) Tj 29.1943 0 Td (portofrei) Tj 59.1943 0 Td (erhltlich) Tj 64.1968 0 Td (bei) Tj ET q 180,0004 0 0-65,5201 207,4998 732,5201 см / I0 Do Q BT / F1 -10 Тс 52.9907 756.3359 Td (Die) Tj 16.9385 0 Td (Онлайн-) Tj 30,5469 0 Td (Fachbuchhandlung) Tj 78.5938 0 Td (beck-) Tj 22.207 0 Td (shop.de) Tj 33,3301 0 Td (ist) Tj 11.9482 0 Td (spezialisiert) Tj 50.2588 0 Td (auf) Tj 15.2686 0 Td (Fachbcher,) Tj 51.6455 0 Td (insbesondere) Tj 54,707 0 Td (Recht,) Tj 28,3252 0 Td (Steuern) Tj 33.0469 0 Td (und) Tj 17.5 0 Td (Wirtschaft.) Tj -444,458 11,499 Тд (Im) Тдж 13.6084 0 Td (Sortiment) Tj 41.9434 0 Td (finden) Tj 28.0469 0 Td (Sie) Tj 15.2783 0 Тд (алл) Чт 16.9336 0 Td (Medien) Tj 33.0469 0 Td (\ (Bcher,) Tj 37.207 0 Td (Zeitschriften,) Tj 56.0889 0 Td (CD,) Tj 22.7832 0 Td (Электронные книги,) Tj 35 0 Тд (т. Д. \)) Тдж 19.9854 0 Td (аллергия) Tj 20.2637 0 Td (Verlage.) Tj 36.6455 0 Td (Ergnzt) Tj 33.5938 0 Td (wird) Tj 20,8301 0 Тд (дас) Тдж 15.8301 0 Td (Программа) Tj -449,0356 11,499 Td (durch) Tj 25.2686 0 Td (Услуги) Tj 36.377 0 Td (wie) Tj 16.9385 0 Td (Neuerscheinungsdienst) Tj 95.2539 0 Td (или) Tj 20.2686 0 Td (Zusammenstellungen) Tj 88.0371 0 Td (von) Tj 17.5 0 Тд (Бчерн) Чт 36,377 0 Td (zu) Tj 11.9385 0 Td (Sonderpreisen.) Tj 62.207 0 Td (Der) Tj 17.4902 0 Td (Магазин) Tj 23.0615 0 Вт (впр.) Вт 21.9385 0 Тд (мехр) Тдж -276,8848 11,499 Td (als) Tj 13.6084 0 Тд (8) Тдж 7.5 0 Td (Millionen) Tj 41.9434 0 Td (Продукты) Tj ET Q Q конечный поток эндобдж % ————————————————- ————————————————- 6 0 объект% PdfSharp.Pdf.Advanced.PdfExtGState > эндобдж % ————————————————- ————————————————- 7 0 obj% PdfSharp.Pdf.Advanced.PdfFontDescriptor > эндобдж % ————————————————- ————————————————- 8 0 объект% PdfSharp.Pdf.Advanced.PdfTrueTypeFont > эндобдж % ————————————————- ————————————————- 9 0 объект% PdfSharp.Pdf.Advanced.PdfExtGState > эндобдж % ————————————————- ————————————————- 10 0 obj% PdfSharp.Pdf.Annotations.PdfLinkAnnotation > / Граница [0 0 0] / BS> / M (D: 20170520062354 + 02’00 ‘) / NM (6383b615-4e7a-4616-a0ba-58ed70c7446f) / Rect [169,448 773,302 425,552 794] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж % ————————————————- ————————————————- 11 0 объект% PdfSharp.Pdf.Annotations.PdfLinkAnnotation > / Граница [0 0 0] / BS> / M (D: 20170520062354 + 02’00 ‘) / NM (a5cf8022-96da-4375-b9da-bb9b06da9d22) / Rect [28,401 244,751 566,599 262] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж % ————————————————- ————————————————- 12 0 obj% PdfSharp.Pdf.Annotations.PdfLinkAnnotation > / Граница [0 0 0] / BS> / M (D: 20170520062354 + 02’00 ‘) / NM (64e26c60-8dbb-44bd-9e08-5ac31baed8ee) / Rect [272.x] LѮ * `Dz? O0 $ | ܲ = `7; k = (, j_R ݢ J̃Emvc% 4pj%, 5iP`Q3Q1TX ÃvE} n} [Ys4] lg, KY) 6l9 | Tq {Z & O53Ԛu \ #

: fsVRd = Üy * kK + {KZȫFTIJ5ҬC-R | x Բ ord) 0 ޺ vCfCc0SF {.os (iuUv |, 6 $ r — * N> u8 {G כ G1 e2ͽ

Перевод в английском ⇔ немецком словаре LEO

кристаллы Halbleiterchips полупроводниковый лазер 176
полупроводник [ELEC.]

86

86

der Halbleiter пл.: die Halbleiter
полупроводник производитель derteller8
полупроводник память der Halbspeicher pl.: die Halbspeicher
полупроводник чип [TECH.]
полупроводник устройство [TECH.] [ELEC.] das Halbleiterbauelement pl .: die Halbleiterbauelemente
диод [TECH.] кристалл диод Halbleiter [ТЕХ.] der Halbleitergleichrichter pl .: die Halbleitergleichrichter
технология 9017 die Halbleitertechnik пл.
полупроводник технология [TECH.] die Halbleitertechnologie pl .: die Halbleitertechnologien
Технология Технология. die Halbleiterschaltungstechnik
полупроводник детектор [TECH.] der Halbleiterdetektor pl .: die Halbleiterdetektoren
der Halbleiterlaser pl .: die Halbleiterlaser
полупроводниковая память TECH.] der Halbleiterspeicher pl .: die Halbleiterspeicher
8 фотоэлемент TECH.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *