معامل سيبيك
معامل سيبيك – معلمة حرارية فيزيائية
يُستخدم تأثير Seebeck بشكل أساسي لقياس درجات الحرارة باستخدام المزدوجات الحرارية وتزداد أهميته في تحويل الحرارة المهدرة إلى طاقة كهربائية بواسطة المولدات الكهروحرارية. العمليات عكسية. أما العملية العكسية التي تولّد فيها اختلافات الجهد الكهربائي اختلافات في درجات الحرارة، فهي تأثير بلتيير الذي يُستخدم للتبريد في الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا النانو.
أحد المقاييس الرئيسية لتقييم كفاءة المواد الكهروحرارية هو رقم الجدارة ZT، وهو مؤشر بلا أبعاد يصف أداء المادة. وتزداد قيمة ZT مع مربع معامل سيبيك ومتوسط درجة حرارة التشغيل المطلقة والتوصيل الكهربائي، بينما تتناقص مع التوصيل الحراري النوعي. تعتمد هذه المتغيرات على درجة الحرارة ويجب تضمين خصائص المادة في حساب رقم الجدارة كدالة لدرجة الحرارة. معادلة التعريف هي
لتحديد قيمة ZT للموصلات الكهربائية وأشباه الموصلات الكهربائية، تُستخدم أدوات قياس دقيقة، مثل تلك التي تقدمها شركة Linseis، لقياس خصائص المواد المطلوبة. إذا كان الفرق في درجة الحرارة صغيرًا ويمكن اعتبار معاملات سيبيك ثابتة، يتم تبسيط معادلة الجهد:
يرمز كل منSA وSB لمعاملات سيبيك للمادتين، بينما يمثل T1 و T2 درجتي الحرارة عند نقطتي التلامس. ينشأ الجهد عن طريق الانتشار الحراري، حيث تنتشر الإلكترونات عالية الطاقة عند نقطة التلامس الدافئة في اتجاه الموصل الأكثر برودة. ويؤدي ذلك إلى انتقال إلكترون مستمر من الموصل الموجب إلى الموصل السالب، حيث تنتقل الطاقة الحرارية بالإضافة إلى الطاقة الكهربائية. ومع ذلك، يقلل هذا الانتقال الحراري من كفاءة تأثير سيبيك.
وكلما زادت الموصلية الكهربائية وانخفضت الموصلية الحرارية للمادة المستخدمة، زادت كفاءة المزدوج الحراري. المعيار الحاسم لخصائص الموصلات الحرارية الكهربائية هو ما يسمى ب
في التطبيق التقني للمزدوجات الحرارية، تعمل آليتان معًا لتوليد جهد كهربائي قابل للقياس. أولاً، يؤدي التدرج في درجة الحرارة إلى انتشار حاملات الشحنة من الطرف الساخن إلى الطرف البارد للموصل، مما يؤدي إلى جهد في نطاق الميلي فولت ويعتمد على معامل سيبيك. وثانيًا، يؤدي استخدام موصل ثانٍ مصنوع من مادة مختلفة إلى توليد تدرج جهد إضافي عند نقطة التلامس، حيث تختلف المادتان في معاملات سيبيك.
ندوة مجانية عبر الإنترنت حول المواد الكهروحرارية
هل تعمل في مجال تحليل المواد الكهروحرارية وترغب في معرفة المزيد عن تحديد تأثير سيبيك؟