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ZT – figure of merit

Der englische Begriff figure of merit bedeutet Gütezahl. Er wird genutzt, um den Wirkungsgrad von Thermoelementen und thermoelektrischen Generatoren zu bestimmen. In den entsprechenden Formeln erscheint die Gütezahl unter der Bezeichnung ZT.

Eine Temperaturdifferenz an den Enden eines elektrischen Leiters bewirkt eine elektrische Spannung in diesem Leiter. Der Zusammenhang wurde zuerst von Thomas Johann Seebeck beschrieben. Er wird deshalb als Seebeck – Effekt bezeichnet. Die Höhe der Spannung ist vom eingesetzten Material abhängig. Das Verhältnis aus elektrischer Spannung und Temperaturdifferenz wird als Seebeckkoeffizient bezeichnet.

Der Seebeck – Effekt wird vor allem für die Messung von Temperaturen mit Thermoelementen genutzt. Er gewinnt zunehmend an Bedeutung bei der Umwandlung von Abwärme in elektrische Energie durch thermoelektrische Generatoren. Die Vorgänge sind reversibel. Der umgekehrte Prozess, bei dem durch Spannungsunterschiede Temperaturunterschiede erzeugt werden, ist der Peltier – Effekt. Er wird zum Beispiel zur Kühlung oder Heizung in der Mikroelektronik und der Nanotechnik genutzt.

Der ZT – Wert ist eine dimensionslose Kennzahl. Er wächst mit dem Quadrat des Seebeckkoeffizienten, mit der mittleren absoluten Betriebstemperatur und der elektrischen Leitfähigkeit. Er sinkt mit der spezifischen Wärmeleitfähigkeit. Alle Einflussgrößen sind temperaturabhängig. Dadurch wird die Berechnung des ZT – Wertes kompliziert.

In der einfachen Definitionsgleichung
ZT = Seebeckkoeffizient zum Quadrat * absolute Temperatur * elektrische Leitfähigkeit / spezifische Wärmeleitfähigkeit
müssen die Stoffwerte als Funktion von der Temperatur und der Zeit berücksichtigt werden.

Diese Schwierigkeiten lassen sich mit Hilfe der Messung des ZT – Wertes umgehen. Für die Bestimmung der Gütezahl elektrischer Leiter und Halbleiter stehen bei Linseis präzise Messgeräte zur Verfügung, die die einzelnen Stoffwerte ermitteln und den ZT – Wert liefern.

Unsere Messinstrumente für die Bestimmung von ZT – figure of merit

TFA

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  • Umfassende Charakterisierung von Dünnschichten von der nm– bis zur μm-Skala
  • Einzigartige und patentierte Lab-on-a Chip Technik
  • Messung des Wärmeleitfähigkeit, des spezifischen Widerstandes, des Seebeck-Koeffizienten und der Hall-Konstante
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LZT Meter

LZT-Meter
  • LZT-Meter – Perfektes Werkzeug für thermoelektrische Anwendungen
  • Kombinierter LSR + LFA

Temperaturbereich:

  • -150 bis 500°C
  • RT bis 800/1100/1500 ° C
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