Harman yöntemi
Harman yöntemine göre ZT kalite endeksinin doğrudan ölçümü
Termoelektrik liyakat değeri ZT ‘nin bireysel ölçümlerinin sonuçlarından hesaplanabilir. elektriksel iletkenlik, the Seebeck katsayısı ve termal iletkenlik doğrudan hesaplanabilir veya ölçülebilir. Doğrudan belirleme için yaygın bir yöntem Harman yöntemidir.
Ölçüm için, silindirik veya dikdörtgen çubuk şeklindeki bir termoelektrik numune her iki ucundan ve yan yüzeylerden birinde iki kontakla elektriksel olarak temas ettirilir (bkz. aşağıdaki şekil a).
a) Harman yöntemi kullanılarak termoelektrik malzemelerin doğrudan ZT ölçümü için şematik kurulum.
b) Uygulanan ölçüm akımı I ile omik gerilim düşümü UR ve oluşan termal gerilim Uth ile bir Harman ölçümünün ölçüm eğrisi.
Ölçüm doğruluğu için, mümkün olan en iyi adyabatik koşulları oluşturmak, yani numune ile ortam arasındaki ısı alışverişini en aza indirmek çok önemlidir.
Bu nedenle, ölçüm genellikle vakum altında gerçekleşir ve numune ya serbest olarak saklanır ya da termostat kontrollü bir taban plakası üzerine sabitlenir.
Buna ek olarak, numune ile çevre arasında radyasyon yoluyla ısı alışverişini azaltmak için genellikle bir ısı kalkanı kullanılır.
Ölçüm, uç yüzeylerdeki kontaklar arasında bir I0 akımı uygulanarak başlatılır, böylece örnek ve elektrot arasındaki bir bağlantı ısıtılır ve diğeri Peltier etkisi nedeniyle soğutulur. Adyabatik sınır koşulları daha sonra numune boyunca bir sıcaklık gradyanına yol açar ve bu sıcaklık gradyanının boyutu, uygulanan akıma ve numunenin termoelektrik özelliklerine bağlıdır. Numunenin yan yüzeyindeki voltaj probları, hem uygulanan akım nedeniyle voltaj düşüşünün omik bileşenini UR hem de sıcaklık gradyanından kaynaklanan termal voltajı Uth ölçmek için kullanılır (bkz. Şekil 1b).
Omik bileşen doğrudan akım enjeksiyonundan sonra ölçülürken, termal gerilim kararlı durum son halinde belirlenir. ZT doğrudan iki gerilimin oranından belirlenebilir.
Ölçüm yönteminin doğruluğu büyük ölçüde adyabatik ölçüm koşullarına uyulmasına ve numune ile akım elektrotları arasındaki temas direncine bağlıdır. Bu durum, Harman teknolojisine dayalı ölçüm düzeneğinin maksimum çalışma sıcaklığını 200°C ila 300°C ile sınırlamaktadır.
Hangi mülkler değerlendirilir?
Aynı formül, termal iletkenliğin birleşik bir Harman ve güç faktörü ölçümünden bir malzeme özelliği olarak hesaplanabileceğini de göstermektedir. Bu, Linseis LSR-3 gibi standart bir cihazla termoelektrik numunelerin ısı taşıma özelliklerini ölçmek için basit ve uygun maliyetli bir çözüm olabilir.