- •Материалы электронной техники
- •Предисловие
- •Лабораторная работа № 1 исследование зависимости электропроводности полупроводника от напряженности внешнего электрического поля
- •Пояснения к работе
- •Задание
- •Указания по выполнению работы в лаборатории
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 исследование полупроводниковых терморезисторов
- •Пояснения к работе Общие сведения
- •Технология производства терморезисторов
- •Основные параметры и характеристики
- •Задание
- •Указания по выполнению работы в лаборатории
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 исследование диэлектрической проницаемости и электрических потерь диэлектрических материалов
- •Пояснения к работе Поляризация диэлектриков
- •Потери в диэлектриках
- •Температурная зависимость диэлектрической проницаемости и tgδ
- •Описание лабораторной установки
- •Задание
- •Порядок проведения лабораторной работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 исследование характеристик ферромагнитных материалов
- •Пояснения к работе
- •Описание лабораторной установки
- •Задание
- •Порядок проведения лабораторной работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 исследование магнитной проницаемости магнитомягких материалов
- •Пояснения к работе
- •Описание лабораторной установки
- •Задание
- •Порядок проведения лабораторной работы Измерение индуктивностей
- •Снятие температурных зависимостей
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 исследование термоэлектрического эффекта
- •Пояснения к работе Контактные явления
- •Термоэлектрический эффект
- •Материалы, применяемые для термопар
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок проведения лабораторной работы
- •Содержание отчета
- •Описание лабораторной установки
- •Задание
- •Порядок проведения лабораторной работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Исходные данные для индивидуальных заданий по вариантам
- •Библиографический список
- •Содержание
Материалы, применяемые для термопар
Теоретически термоЭДС можно получить из любых сочетаний металлов и сплавов. На практике же желательно, чтобы термоЭДС была достаточно большой, чтобы электросопротивление термопары было не слишком высоким, характеристика зависимости ε = f(Т) была линейной, а диапазон измеряемых температур достаточно большим. Материалы для термопар должны иметь возможно более высокую точку плавления, обладать хорошей стабильностью αТ, легко обрабатываться. Термоэлектроды должны обладать достаточной коррозионной стойкостью и быть устойчивыми к окислительному и восстановительному действию среды. В процессе эксплуатации в результате окалинообразования или окисления не должны изменяться их термоэлектрические свойства. Легирующие элементы, входящие в состав сплавов, не должны диффундировать наружу в результате селективного окисления или испаряться при высокой температуре. Выполнение этих условий необходимо для получения линейной и стабильной зависимости термоЭДС от температуры в течение длительного срока эксплуатации.
Анализ данных величины термоЭДС, развиваемых различными материалами, показал, что наибольшая ее величина достигается в неметаллических полупроводниковых материалах, но вышеперечисленным практическим требованиям удовлетворяют только некоторые сплавы и их комбинации из металлических компонентов.
В настоящее время для интервала температур от –20 до 2300 °С определено семь различных комбинаций сплавов, для которых имеются международные таблицы зависимости термоЭДС от температуры.
В отечественной практике наиболее часто для термопар применяются следующие сплавы:
копель (56 % Сu и 44 % Ni);
алюмель (95 %, остальные Al, Si, Mn);
хромель (90 % Ni и 10 % Сr);
платинородий (90 % Pt и 10 % Rh).
Из чистых металлов применяются платина, железо, медь.
Из сплавов и металлов, не вошедших в международный стандарт, в промышленности применяют константан – сплав меди 60 % и никеля 40 %; вольфрам, молибден, рений, иридий.
Описание лабораторной установки
Установка состоит из печи, в основании которой размещены два нагревательных элемента (рис. 6.2) и датчик цифрового термометра (либо ртутный термометр). На тыльной стороне печи расположены исследуемые термопары. Термопары установлены таким образом, что место спая (горячие концы) находится внутри печи, а холодные концы выведены через теплоизолирующую стенку печи наружу. Измерение термоЭДС производится при помощи блока усилителя, в котором находятся милливольтметр mV и усилитель 4. Переключатель SA2 на блоке усилителя служит для коммутации исследуемых термопар.
Рис. 6.2. Функциональная схема установки:
1 – корпус печи с теплоизоляцией; 2 – нагревательные элементы; 3 – ртутный термометр или электронный датчик температуры; 4 – усилитель постоянного тока. Х-К; Х-А; М-К – исследуемые хромель-копель, хромель-алюмель, медь-копелевая термопары соответственно
Задание
Усвоить теоретическое обоснование эффекта Зеебека. Изучить материалы и конструкции термопар, а также описание лабораторной установки и порядок проведения лабораторной работы.
Снять экспериментальные зависимости термоЭДС от температуры (в диапазоне температур от комнатной до 150 °С с шагом 5–10 °С) для следующих термопар: хромель-копель, хромель-алюмель, медь-копель.
* Жирным шрифтом выделены задания, которые необходимо выполнить непосредственно на лабораторной установке.
По результатам эксперимента построить графики ε = f(T).
По экспериментальным кривым для исследованных термопар в соответствии с формулой (6.1) найти значения αT = (U2 – U1)/(T2 – T1) для трех интервалов температур, заданных преподавателем (табл. П.6 приложения).