Анализаторы электрических свойств — измерение коэффициента Зеебека, удельного сопротивления и ZT-характеристики

В условиях стремительного развития энергоэффективных технологий всё большее значение приобретают материалы, способные преобразовывать тепло в электричество и наоборот. Анализаторы электрических свойств, обеспечивают комплексную оценку ключевых физических параметров, лежащих в основе термоэлектрических эффектов — Зеебека, Пельтье и Томсона.

Какие величины измеряют анализаторы электрических свойств?

Современные приборы позволяют определять следующие ключевые параметры:

1. Коэффициент Зеебека (Seebeck coefficient, S)

Эта величина описывает возникновение термоэлектродвижущей силы при наличии температурного градиента в электрически изолированном проводнике. Коэффициент Зеебека выражается в микровольтах на кельвин (мкВ/К) и является чисто материалозависимой характеристикой.

2. Удельное электрическое сопротивление / Электропроводность (ρ / σ)

Приборы Linseis позволяют одновременно с коэффициентом Зеебека измерять удельное сопротивление или электрическую проводимость образца в широком диапазоне температур — от –100 °C до +1500 °C .

3. Теплопроводность (κ)

Хотя стандартный анализатор LSR-3 не измеряет теплопроводность напрямую, при оснащении опцией метода Хармана удается рассчитать эффективную теплопроводность для хороших термоэлектрических материалов в диапазоне –100…+300 °C . Также доступна комбинация LSR-3 + LFA (лазерный анализатор вспышки) для прямого измерения теплопроводности в расширенном температурном диапазоне.

4. Полная ZT-характеристика

Безразмерная величина фигуры заслуги ZT определяет эффективность термоэлектрического материала и рассчитывается по формуле:

ZT=κS2⋅σ⋅T​

Полное определение ZT возможно в конфигурации LSR-3 с опцией Хармана или в связке с LFA .

5. Постоянная Холла, подвижность и концентрация носителей заряда

При дополнительной оснастке анализаторы Linseis могут измерять постоянную Холла, что позволяет рассчитывать подвижность и концентрацию носителей заряда в полупроводниковых материалах .

6. Специфика измерений тонких плёнок

Для наноструктурированных и тонкоплёночных материалов доступна специальная чип-платформа Linseis, позволяющая измерять коэффициент Зеебека и удельное сопротивление при температурах от –170 °C до +300 °C .

Применение измерений на практике

Измерение этих величин критически важно при:

• Разработке термоэлектрических генераторов (TEG) для утилизации отработанного тепла автомобилей, промышленных установок и энергетики;
• Создании элементов Пельтье для точного охлаждения оптоэлектронных и лазерных компонентов;
• Исследовании новых термоэлектрических материалов — от оксидов до Half-Heusler-соединений;
• Контроле качества тонких термоэлектрических плёнок для микроэлектроники и сенсоров.

Анализаторы электрических свойств — это не просто приборы для измерения отдельных параметров, а комплексные решения для полной термоэлектрической характеристики. Благодаря возможности одновременного определения коэффициента Зеебека, удельного сопротивления, теплопроводности и ZT-фигуры, они становятся незаменимыми в научных и промышленных лабораториях, направленных на создание энергоэффективных технологий будущего.

Готовы провести измерения своего материала? Свяжитесь с нами для консультации и организации бесплатного тестового анализа.