థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు మరియు వాటి తయారీకి పద్ధతులు

థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలలో రసాయన సమ్మేళనాలు మరియు లోహ మిశ్రమాలు ఉన్నాయి, ఇవి ఎక్కువ లేదా తక్కువ ఉచ్ఛరిస్తారు. థర్మోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు.

పొందిన థర్మో-EMF యొక్క విలువపై ఆధారపడి, ద్రవీభవన స్థానం, యాంత్రిక లక్షణాలు, అలాగే విద్యుత్ వాహకతపై ఆధారపడి, ఈ పదార్థాలు పరిశ్రమలో మూడు ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించబడతాయి: వేడిని విద్యుత్తుగా మార్చడానికి, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ శీతలీకరణ కోసం. (విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని దాటినప్పుడు ఉష్ణ బదిలీ) మరియు ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి (పైరోమెట్రీలో). వాటిలో ఎక్కువ భాగం: సల్ఫైడ్లు, కార్బైడ్లు, ఆక్సైడ్లు, ఫాస్ఫైడ్లు, సెలెనైడ్లు మరియు టెల్యురైడ్లు.

కాబట్టి థర్మోఎలెక్ట్రిక్ రిఫ్రిజిరేటర్లలో వారు ఉపయోగిస్తారు బిస్మత్ టెల్లరైడ్... సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు c కొలవడానికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది థర్మోఎలెక్ట్రిక్ జనరేటర్లు (TEG) అనేక పదార్థాలు ఉపయోగకరంగా ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది: బిస్మత్ టెల్యురైడ్, జెర్మేనియం టెల్యురైడ్, యాంటిమోనీ టెల్యురైడ్, లెడ్ టెల్యురైడ్, గాడోలినియం సెలినైడ్, యాంటిమోనీ సెలెనైడ్, బిస్మత్ సెలినైడ్, సమారియం మోనోసల్ఫైడ్, మెగ్నీషియం సిలిసైడ్ మరియు మెగ్నీషియం స్టానైట్.

ఈ పదార్థాల ఉపయోగకరమైన లక్షణాలు ఆధారపడి ఉంటాయి రెండు ప్రభావాలపై - సీబెక్ మరియు పెల్టియర్… సీబెక్ ప్రభావం సిరీస్-కనెక్ట్ చేయబడిన వివిధ వైర్ల చివరలలో థర్మో-EMF రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది, వాటి మధ్య పరిచయాలు వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతలలో ఉంటాయి.

పెల్టియర్ ప్రభావం అనేది సీబెక్ ప్రభావానికి వ్యతిరేకం మరియు విద్యుత్ ప్రవాహం ఒక కండక్టర్ నుండి మరొక కండక్టర్‌ల కాంటాక్ట్ పాయింట్ల (జంక్షన్లు) గుండా వెళుతున్నప్పుడు ఉష్ణ శక్తిని బదిలీ చేయడంలో ఉంటుంది.

కొంత వరకు ఈ ప్రభావాలు ఒకప్పటి నుండి ఉన్నాయి రెండు థర్మోఎలెక్ట్రిక్ దృగ్విషయాలకు కారణం క్యారియర్ ప్రవాహంలో ఉష్ణ సమతుల్యత యొక్క భంగం.

తరువాత, అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన మరియు కోరిన థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలలో ఒకదానిని చూద్దాం - బిస్మత్ టెల్లరైడ్.

300 K కంటే తక్కువ ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత పరిధి కలిగిన పదార్థాలు తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలుగా వర్గీకరించబడతాయని సాధారణంగా అంగీకరించబడింది. అటువంటి పదార్థం యొక్క అద్భుతమైన ఉదాహరణ కేవలం బిస్మత్ టెల్యురైడ్ Bi2Te3. దాని ఆధారంగా, వివిధ లక్షణాలతో అనేక థర్మోఎలెక్ట్రిక్ సమ్మేళనాలు పొందబడతాయి.

బిస్మత్ టెల్యురైడ్ ఒక రోంబోహెడ్రల్ స్ఫటికాకార నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది మూడవ-క్రమం సమరూప అక్షానికి లంబ కోణంలో ఉన్న పొరల సముదాయాన్ని-క్వింటెట్‌లను కలిగి ఉంటుంది.

Bi-Te రసాయన బంధం సమయోజనీయంగా భావించబడుతుంది మరియు Te-Te బంధం Waanderwal. ఒక నిర్దిష్ట రకం వాహకత (ఎలక్ట్రాన్ లేదా రంధ్రం) పొందేందుకు, బిస్మత్, టెల్లూరియంను ప్రారంభ పదార్థంలోకి ప్రవేశపెడతారు లేదా పదార్ధం ఆర్సెనిక్, టిన్, యాంటీమోనీ లేదా సీసం (అంగీకరించేవారు) లేదా దాతలు వంటి మలినాలతో మిశ్రితమై ఉంటుంది: CuBr , Bi2Te3CuI, B, AgI .

మలినాలు అత్యంత అనిసోట్రోపిక్ వ్యాప్తిని అందిస్తాయి, చీలిక విమానం దిశలో దాని వేగం ద్రవాలలో వ్యాప్తి వేగాన్ని చేరుకుంటుంది.ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రభావంతో, బిస్మత్ టెల్యురైడ్‌లో అశుద్ధ అయాన్ల కదలిక గమనించబడుతుంది.

ఒకే స్ఫటికాలను పొందేందుకు, అవి డైరెక్షనల్ క్రిస్టలైజేషన్ (బ్రిడ్జ్‌మ్యాన్) పద్ధతి, క్జోక్రాల్స్కి పద్ధతి లేదా జోన్ మెల్టింగ్ ద్వారా పెంచబడతాయి. బిస్మత్ టెల్యురైడ్ ఆధారిత మిశ్రమాలు క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క ఉచ్ఛారణ అనిసోట్రోపి ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి: క్లీవేజ్ ప్లేన్‌తో పాటు వృద్ధి రేటు ఈ సమతలానికి లంబంగా ఉన్న దిశలో వృద్ధి రేటును గణనీయంగా మించిపోయింది.

థర్మోకపుల్స్ నొక్కడం, వెలికితీత లేదా నిరంతర కాస్టింగ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, అయితే థర్మోఎలెక్ట్రిక్ ఫిల్మ్‌లు సాంప్రదాయకంగా వాక్యూమ్ డిపాజిషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. బిస్మత్ టెల్లరైడ్ కోసం దశ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది:

అంతర్గత వాహకత ప్రభావితం చేయడం ప్రారంభించినందున, అధిక ఉష్ణోగ్రత, మిశ్రమం యొక్క థర్మోఎలెక్ట్రిక్ విలువ తక్కువగా ఉంటుంది.అందువలన, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, 500-600 K పైన, నిషేధించబడిన జోన్ యొక్క చిన్న వెడల్పు కారణంగా ఈ కీర్తిని ఉపయోగించలేము.

Z యొక్క థర్మోఎలెక్ట్రిక్ విలువ చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా గరిష్టంగా ఉండాలంటే, మిశ్రమం సాధ్యమైనంత వరకు చేయబడుతుంది, తద్వారా అశుద్ధత తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది తక్కువ విద్యుత్ వాహకతను నిర్ధారిస్తుంది.

ఒకే క్రిస్టల్‌ను పెంచే ప్రక్రియలో ఏకాగ్రత (థర్మోఎలెక్ట్రిక్ విలువ తగ్గింపు) యొక్క సూపర్ కూలింగ్‌ను నివారించడానికి, ముఖ్యమైన ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతలు (250 K / cm వరకు) మరియు క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క తక్కువ వేగం - సుమారు 0.07 mm / min - ఉపయోగించబడతాయి.

స్ఫటికీకరణపై యాంటీమోనీతో బిస్మత్ మరియు బిస్మత్ మిశ్రమాలు డైహెడ్రల్ స్కేల్‌నెహెడ్రాన్‌కు చెందిన రోంబోహెడ్రల్ లాటిస్‌ను అందిస్తాయి.బిస్మత్ యొక్క యూనిట్ సెల్ 4.74 ఆంగ్‌స్ట్రోమ్‌ల పొడవు అంచులతో రోంబోహెడ్రాన్ ఆకారంలో ఉంటుంది.

అటువంటి లాటిస్‌లోని అణువులు డబుల్ లేయర్‌లలో అమర్చబడి ఉంటాయి, ప్రతి అణువుకు డబుల్ లేయర్‌లో ముగ్గురు పొరుగువారు మరియు ప్రక్కనే ఉన్న పొరలో ముగ్గురు ఉంటారు. బంధాలు బిలేయర్‌లో సమయోజనీయంగా ఉంటాయి మరియు వాన్ డెర్ వాల్స్ పొరల మధ్య బంధాలను కలిగి ఉంటాయి, ఫలితంగా పదార్థాల భౌతిక లక్షణాల యొక్క పదునైన అనిసోట్రోపి ఏర్పడుతుంది.

బిస్మత్ సింగిల్ స్ఫటికాలు జోనల్ రీక్రిస్టలైజేషన్, బ్రిడ్జ్‌మాన్ మరియు క్జోక్రాల్స్కి పద్ధతుల ద్వారా సులభంగా పెరుగుతాయి. బిస్మత్‌తో యాంటీమోనీ ఘన పరిష్కారాల నిరంతర శ్రేణిని ఇస్తుంది.

బిస్మత్-యాంటీమోనీ అల్లాయ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ సాలిడస్ మరియు లిక్విడస్ లైన్‌ల మధ్య గణనీయమైన వ్యత్యాసం కారణంగా ఏర్పడే సాంకేతిక లక్షణాలను పరిగణనలోకి తీసుకుని పెంచబడుతుంది. కాబట్టి స్ఫటికీకరణ ముందు భాగంలో సూపర్ కూల్డ్ స్థితికి మారడం వల్ల కరుగు మొజాయిక్ నిర్మాణాన్ని ఇవ్వగలదు.

అల్పోష్ణస్థితిని నివారించడానికి, వారు పెద్ద ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను ఆశ్రయిస్తారు - సుమారు 20 K / cm మరియు తక్కువ వృద్ధి రేటు - 0.3 mm / h కంటే ఎక్కువ కాదు.

బిస్మత్‌లోని ప్రస్తుత క్యారియర్‌ల స్పెక్ట్రం యొక్క ప్రత్యేకత ఏమిటంటే, వాహకత మరియు వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లు చాలా దగ్గరగా ఉంటాయి. అదనంగా, స్పెక్ట్రమ్ పారామితులలో మార్పు ప్రభావితమవుతుంది: ఒత్తిడి, అయస్కాంత క్షేత్రం, మలినాలను, ఉష్ణోగ్రత మార్పులు మరియు మిశ్రమం యొక్క కూర్పు.

ఈ విధంగా, పదార్థంలోని ప్రస్తుత వాహకాల యొక్క స్పెక్ట్రం యొక్క పారామితులను నియంత్రించవచ్చు, ఇది సరైన లక్షణాలు మరియు గరిష్ట థర్మోఎలెక్ట్రిక్ విలువతో పదార్థాన్ని పొందడం సాధ్యం చేస్తుంది.

ఇది కూడ చూడు:పెల్టియర్ మూలకం - ఇది ఎలా పని చేస్తుంది మరియు ఎలా తనిఖీ చేయాలి మరియు కనెక్ట్ చేయాలి