ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ತಯಾರಿಕೆಯ ವಿಧಾನಗಳು

ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ಉಚ್ಚರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು.

ಪಡೆದ ಥರ್ಮೋ-ಇಎಮ್ಎಫ್ನ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಕರಗುವ ಬಿಂದುವಿನ ಮೇಲೆ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ, ಹಾಗೆಯೇ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯ ಮೇಲೆ, ಈ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಮೂರು ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ: ಶಾಖವನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು, ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಕೂಲಿಂಗ್ಗಾಗಿ (ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹಾದುಹೋಗುವಾಗ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ) ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅಳೆಯಲು (ಪೈರೋಮೆಟ್ರಿಯಲ್ಲಿ). ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನವು: ಸಲ್ಫೈಡ್‌ಗಳು, ಕಾರ್ಬೈಡ್‌ಗಳು, ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು, ಫಾಸ್ಫೈಡ್‌ಗಳು, ಸೆಲೆನೈಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್‌ಗಳು.

ಆದ್ದರಿಂದ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಅವರು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ ಬಿಸ್ಮತ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್... ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಿ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಜನರೇಟರ್‌ಗಳು (TEG) ಹಲವಾರು ವಸ್ತುಗಳು ಉಪಯುಕ್ತವೆಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ: ಬಿಸ್ಮತ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್, ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್, ಆಂಟಿಮನಿ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್, ಲೆಡ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಸೆಲೆನೈಡ್, ಆಂಟಿಮನಿ ಸೆಲೆನೈಡ್, ಬಿಸ್ಮತ್ ಸೆಲೆನೈಡ್, ಸಮರಿಯಮ್ ಮೊನೊಸಲ್ಫೈಡ್, ಮೆಗ್ನೀಸಿಯಮ್ ಸಿಲಿಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಮೆಗ್ನೀಸಿಯಮ್ ಸ್ಟ್ಯಾನೈಟ್.

ಈ ವಸ್ತುಗಳ ಉಪಯುಕ್ತ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಆಧರಿಸಿವೆ ಎರಡು ಪರಿಣಾಮಗಳ ಮೇಲೆ - ಸೀಬೆಕ್ ಮತ್ತು ಪೆಲ್ಟಿಯರ್… ಸೀಬೆಕ್ ಪರಿಣಾಮವು ಸರಣಿ-ಸಂಪರ್ಕಿತ ವಿಭಿನ್ನ ತಂತಿಗಳ ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ ಥರ್ಮೋ-ಇಎಮ್ಎಫ್ನ ನೋಟವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಅದರ ನಡುವಿನ ಸಂಪರ್ಕಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿವೆ.

ಪೆಲ್ಟಿಯರ್ ಪರಿಣಾಮವು ಸೀಬೆಕ್ ಪರಿಣಾಮಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ವಿಭಿನ್ನ ವಾಹಕಗಳ ಸಂಪರ್ಕ ಬಿಂದುಗಳ ಮೂಲಕ (ಜಂಕ್ಷನ್‌ಗಳು) ಒಂದು ಕಂಡಕ್ಟರ್‌ನಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಹಾದುಹೋದಾಗ ಶಾಖದ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಗಾವಣೆಯಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.

ಸ್ವಲ್ಪ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಈ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಆಗಿನಿಂದ ಒಂದಾಗಿವೆ ಎರಡು ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳ ಕಾರಣವು ವಾಹಕ ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಸಮತೋಲನದ ಅಡಚಣೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ.

ಮುಂದೆ, ಅತ್ಯಂತ ಜನಪ್ರಿಯ ಮತ್ತು ಬೇಡಿಕೆಯಿರುವ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ನೋಡೋಣ - ಬಿಸ್ಮತ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್.

300 K ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳು ಎಂದು ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಒಪ್ಪಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ. ಅಂತಹ ವಸ್ತುವಿನ ಗಮನಾರ್ಹ ಉದಾಹರಣೆಯೆಂದರೆ ಬಿಸ್ಮತ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್ Bi2Te3. ಅದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ವಿಭಿನ್ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಅನೇಕ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬಿಸ್ಮತ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್ ಒಂದು ರೋಂಬೋಹೆಡ್ರಲ್ ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರದ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಮೂರನೇ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಸಮ್ಮಿತಿ ಅಕ್ಷಕ್ಕೆ ಲಂಬ ಕೋನಗಳಲ್ಲಿ ಪದರಗಳ-ಕ್ವಿಂಟೆಟ್‌ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.

Bi-Te ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧವು ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯೆಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು Te-Te ಬಂಧವು Waanderwal ಆಗಿದೆ. ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಿಧದ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಥವಾ ರಂಧ್ರ) ಪಡೆಯಲು, ಬಿಸ್ಮತ್‌ನ ಅಧಿಕ, ಟೆಲ್ಯೂರಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಆರಂಭಿಕ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ವಸ್ತುವನ್ನು ಆರ್ಸೆನಿಕ್, ತವರ, ಆಂಟಿಮನಿ ಅಥವಾ ಸೀಸ (ಸ್ವೀಕರಿಸುವವರು) ಅಥವಾ ದಾನಿಗಳಂತಹ ಕಲ್ಮಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ: CuBr , Bi2Te3CuI, B, AgI .

ಕಲ್ಮಶಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಅನಿಸೊಟ್ರೊಪಿಕ್ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ, ಸೀಳು ಸಮತಲದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಅದರ ವೇಗವು ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಸರಣದ ವೇಗವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ.ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಪ್ರಭಾವದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಬಿಸ್ಮತ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್ನಲ್ಲಿನ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಅಯಾನುಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು.

ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಅವುಗಳನ್ನು ದಿಕ್ಕಿನ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ (ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ಮ್ಯಾನ್) ವಿಧಾನ, ಝೋಕ್ರಾಲ್ಸ್ಕಿ ವಿಧಾನ ಅಥವಾ ವಲಯ ಕರಗುವಿಕೆಯಿಂದ ಬೆಳೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬಿಸ್ಮತ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್ ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಉಚ್ಚಾರಣಾ ಅನಿಸೊಟ್ರೋಪಿಯಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ: ಸೀಳು ಸಮತಲದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು ಈ ಸಮತಲಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿರುವ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ.

ಥರ್ಮೋಕಪಲ್‌ಗಳನ್ನು ಒತ್ತುವಿಕೆ, ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆ ಅಥವಾ ನಿರಂತರ ಎರಕದ ಮೂಲಕ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ ನಿರ್ವಾತ ಶೇಖರಣೆಯಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬಿಸ್ಮತ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್‌ನ ಹಂತದ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಕೆಳಗೆ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ:

ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ, ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮೌಲ್ಯವು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಆಂತರಿಕ ವಾಹಕತೆಯು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, 500-600 K ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು, ನಿಷೇಧಿತ ವಲಯದ ಸಣ್ಣ ಅಗಲದಿಂದಾಗಿ ಈ ವೈಭವವನ್ನು ಸರಳವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

Z ನ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮೌಲ್ಯವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿಯೂ ಗರಿಷ್ಠವಾಗಿರಲು, ಮಿಶ್ರಲೋಹವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಬೆಳೆಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಏಕಾಗ್ರತೆಯ ಸೂಪರ್ಕುಲಿಂಗ್ (ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮೌಲ್ಯದ ಕಡಿತ) ತಡೆಗಟ್ಟಲು, ಗಮನಾರ್ಹ ತಾಪಮಾನದ ಇಳಿಜಾರುಗಳು (250 K / cm ವರೆಗೆ) ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕಡಿಮೆ ವೇಗ - ಸುಮಾರು 0.07 mm / min - ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಮೇಲೆ ಆಂಟಿಮನಿಯೊಂದಿಗೆ ಬಿಸ್ಮತ್ ಮತ್ತು ಬಿಸ್ಮತ್ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳು ಡೈಹೆಡ್ರಲ್ ಸ್ಕೇಲ್ನೆಹೆಡ್ರಾನ್‌ಗೆ ಸೇರಿದ ರೋಂಬೋಹೆಡ್ರಲ್ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ.ಬಿಸ್ಮತ್‌ನ ಘಟಕ ಕೋಶವು 4.74 ಆಂಗ್‌ಸ್ಟ್ರಾಮ್‌ಗಳಷ್ಟು ಉದ್ದದ ಅಂಚುಗಳೊಂದಿಗೆ ರೋಂಬೋಹೆಡ್ರಾನ್‌ನಂತೆ ಆಕಾರದಲ್ಲಿದೆ.

ಅಂತಹ ಜಾಲರಿಯಲ್ಲಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಎರಡು ಪದರಗಳಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ, ಪ್ರತಿ ಪರಮಾಣು ಎರಡು ಪದರದಲ್ಲಿ ಮೂರು ನೆರೆಹೊರೆಯವರು ಮತ್ತು ಪಕ್ಕದ ಪದರದಲ್ಲಿ ಮೂರು. ಬಂಧಗಳು ದ್ವಿಪದರದೊಳಗೆ ಕೋವೆಲೆಂಟ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಬಂಧಗಳು, ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ವಸ್ತುಗಳ ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ಅನಿಸೊಟ್ರೋಪಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ಬಿಸ್ಮತ್ ಸಿಂಗಲ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಝೋನಲ್ ರಿಕ್ರಿಸ್ಟಲೈಸೇಶನ್, ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ಮ್ಯಾನ್ ಮತ್ತು ಝೋಕ್ರಾಲ್ಸ್ಕಿ ವಿಧಾನಗಳಿಂದ ಸುಲಭವಾಗಿ ಬೆಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬಿಸ್ಮತ್ ಜೊತೆಗಿನ ಆಂಟಿಮನಿ ಘನ ಪರಿಹಾರಗಳ ನಿರಂತರ ಸರಣಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

ಬಿಸ್ಮತ್-ಆಂಟಿಮನಿ ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಘನ ಮತ್ತು ಲಿಕ್ವಿಡಸ್ ರೇಖೆಗಳ ನಡುವಿನ ಗಮನಾರ್ಹ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ತಾಂತ್ರಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ಬೆಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಕರಗುವಿಕೆಯು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಮುಂಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸೂಪರ್ ಕೂಲ್ಡ್ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಮೊಸಾಯಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ನೀಡಬಹುದು.

ಲಘೂಷ್ಣತೆಯನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು, ಅವರು ದೊಡ್ಡ ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಅನ್ನು ಆಶ್ರಯಿಸುತ್ತಾರೆ - ಸುಮಾರು 20 K / cm ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ - 0.3 mm / h ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿಲ್ಲ.

ಬಿಸ್ಮತ್‌ನಲ್ಲಿನ ಪ್ರಸ್ತುತ ವಾಹಕಗಳ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್‌ನ ವಿಶಿಷ್ಟತೆಯು ವಹನ ಮತ್ತು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳು ಸಾಕಷ್ಟು ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ: ಒತ್ತಡ, ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರ, ಕಲ್ಮಶಗಳು, ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಸಂಯೋಜನೆ.

ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ವಾಹಕಗಳ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ನ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು, ಇದು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ವಸ್ತುವನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಹ ನೋಡಿ:ಪೆಲ್ಟಿಯರ್ ಅಂಶ - ಇದು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೇಗೆ ಪರಿಶೀಲಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವುದು