Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Savchuk_14.doc
Скачиваний:
14
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
1.61 Mб
Скачать

Розділ 3. Розрахунок параметрів генераторних гіротропних термоелементів

В [2] наводяться термоелектричні матеріали, які використовуються при виготовленні генераторних гіротропних термоелементів. Для цього вибираються матеріали із найбільшими значеннями коефіцієнта Нернста-Еттінгсгаузена. В таблиці наведені властивості деяких матеріалів для гіротропних термоелементів.

Таблиця.

Властивості матеріалів для термоелементів Нернста-Еттінгсгаузена

Матеріал

Ширина забороненої зони, еВ

Рухливість електронів,

См2/(Вс)

Відношення рухливостей

un/up

ZH,К-1

Si

1,15

1200

2,8

1,5610-11

Ge

0,73

3600

2,0

8,410-9

Te

0,32

1170

2,1

410-6

PbSe

0,22

900

1,6

210-8

PbTe

0,29

1170

1,4

210-8

Bi2Te3

0,15

800

1,2

6,710-6

InAs

0,40

23000

70

4,110-6

InSb

0,16

65000

80

1,610-4

Результати табл. 1. наведені для середньої температури 400Кпри магнітній індукції приблизно 1 Тл.

На рис. 10 залежність ZH від температури.

Рис. 11. Залежність добротності від температури [2].

Найефективнішим матеріалом для термоелементів Нернста-Еттінгсгаузена є InSb рис. 11.

ККД виготовлених з нього генераторів може досягати 2-2.5% при індукції 1 Тл і густині енергії 20-22Вт/см2. Такі термоелементи, звичайно, не можуть конкурувати із термоелектричними по ККД, проте в деяких випадках, коли суттєвою є швидкодія чи необхідна підвищена напруга їх використання оправдане.

Для розрахунків вибирався матеріал InSb в інтервалі температур 350 – 700 К. На гіротропні термоелементи діяло магнітне поле з індукцією 1 Тл. Для розрахунків ККД використовувалась оптимізована формула (3.2.25) та (3.70) [3, 10]. За даними довідника [2] побудовано залежність значення добротності від температури при В = 1 Тл. Ці значення було апроксимовано та записано у вигляді полінома (3.4.1) та (3.4.2)

Для InSb:

(3.4.1)

Для InAs:

(3.4.2)

Далі у програмі MatCad 14 була написана програма, яка розраховувала значення ККД залежно від температури гарячої сторони термоелемента ТГ при постійній холодній стороні ТХ = 350 К.

Рис. 12. Залежність ККД від температури при ТХ = 350 К та магнітному полі В=1 Тл для InSb. (1- гіротропний термоелемент отимальної форми,

2-спіральний гіротропний термоелемент)

З рис. 12 видно, що при різниці температур між гарячою та холодною стороною термоелемента в 350 К та магнітному полі з індукцією 1 Тл ККД склав приблизно 2.4%, що звісно не може конкурувати з звичайними термоелементами які працюють на ефекті Зеєбека і виготовлені з PbTe або Bi2Te3, але в деяких випадках коли переважає питання надійності або створення високих напруг гіротропні термоелементи теж є ефективні. Також видно, що ККД для гіротропного термоелемента оптимальної форми більше на 0.6% більше ніж для гіротропного спірального термоелемента таких же розмірів.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]