Вибір матеріалів для термоелементів еттінгсгаузена прямокутної форми та перспективи їх використання

Перспективні матеріали для термоелементів Еттінгсгаузена прямокутної форми.

Перспективним матеріалом для холодильників Еттінгсгаузена є BiSb [8−9]. В сплавах BiSb найбільше значення Z_HT досягається при температурах біля 140 К і орієнтації кристалу при якій електричний струм направлений паралельно тригональній осі, магнітне поле — вздовж бінарної осі, а градієнт температури — вздовж бісекторної. Сплави BiSb володіють властивістю зростати в напрямку, тому для виготовлення гіротропних охолоджувачів Еттінгсгаузена необхідно вирощувати монокристали відносно великих розмірів — діаметром близько 40 мм і більше. Максимальні значення Z_HT отримуються при концентрації Sb біля 3 ат.%. Оптимізація матеріалів для охолоджуючих термоелементів пророблена в роботах [10−14].

В сплавах BiAs (2,2 ат. % As) отримані аномально великі значення.

Z_H = 10 010^-3К^-1 при Т = 4,2 К, В = 0,06 Тл.

Дослідження електричних властивостей Ag₂Tе показали, що в інтервалі 150−300 К добротність в ньому становить приблизно Z_TM=0.8· 10^-3 K^-1 і не залежить від температури, що набагато перевищує для BiSb. Оскільки ?Т_макс=½· Z·T₂, де? Т_макс=Т₂-Т_х, де Т₂ і Т_х — температури гарячих і холодних спаїв. Тому в якості матеріалу для термоелементів Еттінгсгаузена доцільно використовувати саме Ag₂Te для зазначених вище інтервалів температур [15−17].

На рисунку 3.3 показано залежність добротності матеріалів BiSb і Ag₂Tе від температури (криві 1 і 2 відповідно) [16].

З рис. 3.3 видно, що найкращими матеріалами для термоелементів Еттінгсгаузена в інтервалі температур 5−150 К є BiSb, а для 150−300 К найефективнішими є Ag₂Te.

Поперечний ефект Нернста-Еттінгсгаузена, резонансне розсіяння та надпровідність у SnTe описано в роботі [18].

Гіротропні термоелементи в змінних магнітних полях розглянуті в [19].

Ці залежності були переведені в поліноми та за допомогою програмного пакету MatCad отримано залежність максимальної різниці температур від температури на гарячий стороні термоелемента для BiSb і Ag₂Tе рис. 4.6. Видно, що використання Ag₂Tе в діапазоні температур 150−300 К дає найбільший Т_max? 36 К.

Рис. 3.4. Залежність мах? Т від Т₂.

Видно, що використання Ag₂Tе в діапазоні температур 150−300 К дає найбільший Т_max? 36 К при Т₂ = 300 К.