طريقة هارمان
القياس المباشر لمؤشر الجودة ZT وفقًا لطريقة هارمان
رقم الجدارة الكهروحرارية ZT يمكن حسابه إما من نتائج القياسات الفردية ل التوصيلية الكهربائية و معامل سيبيك ومعامل والتوصيلية الحرارية أو يمكن حسابها أو قياسها مباشرة. ومن الطرق الشائعة للتحديد المباشر طريقة هارمان.
بالنسبة للقياس، يتم توصيل عينة كهروحرارية على شكل قضيب أسطواني أو مستطيل كهربائيًا من كلا الطرفين مع وجود ملامسين على أحد السطوح الجانبية (انظر الشكل (أ) أدناه).
أ) إعداد تخطيطي لقياس ZT المباشر للمواد الكهروحرارية باستخدام طريقة هارمان.
ب) منحنى القياس لقياس هارمان مع انخفاض الجهد الأومي UR والجهد الحراري الحادث Uth مع تيار القياس المطبق I.
من أجل دقة القياس، من الضروري تهيئة أفضل ظروف ثباتية ممكنة، أي تقليل التبادل الحراري بين العينة والبيئة إلى أدنى حد ممكن.
لهذا السبب، يتم القياس عادةً تحت التفريغ ويتم تخزين العينة إما قائمة بذاتها أو مثبتة على لوحة قاعدة يتم التحكم في درجة الحرارة بها.
بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما يتم استخدام درع حراري لتقليل التبادل الحراري عن طريق الإشعاع بين العينة والبيئة.
يبدأ القياس عن طريق التأثير بتيار I0 بين التلامسات في الأوجه الطرفية، حيث يتم تسخين إحدى الوصلات بين العينة والإلكترود وتبريد الأخرى بسبب تأثير بلتيير. ثم تؤدي ظروف الحدود الثابتة إلى تدرج في درجة الحرارة على طول العينة، ويعتمد حجمه على التيار المنبثق والخصائص الكهروحرارية للعينة. تُستخدم مجسات الجهد على السطح الجانبي للعينة لقياس كل من المكون الأومي لانخفاض الجهد UR الناتج عن التيار المتأثر والجهد الحراري Uth الناتج عن التدرج الحراري (انظر الشكل 1ب).
يتم قياس المكوّن الأومي مباشرةً بعد حقن التيار، بينما يتم تحديد الجهد الحراري في الحالة النهائية المستقرة. يمكن تحديد ZT مباشرةً من نسبة الجهدين.
تعتمد دقة طريقة القياس اعتمادًا كبيرًا على الامتثال لظروف القياس الثابتة ومقاومة التلامس بين العينة وأقطاب التيار. ويحد هذا من درجة حرارة التشغيل القصوى لإعداد القياس القائم على تقنية هارمان إلى درجة حرارة تشغيل قصوى تتراوح بين 200 درجة مئوية و300 درجة مئوية
ما هي العقارات التي تم تقييمها؟
وتوضح الصيغة نفسها أيضًا أنه يمكن حساب الموصلية الحرارية كخاصية للمادة من قياس هارمان وعامل القدرة معًا. ويمكن أن يكون ذلك حلاً بسيطًا وفعالاً من حيث التكلفة لقياس خصائص النقل الحراري للعينات الكهروحرارية باستخدام جهاز قياسي مثل جهاز Linseis LSR-3.