থার্মোইলেকট্রিক উপকরণ এবং তাদের প্রস্তুতির জন্য পদ্ধতি

থার্মোইলেকট্রিক পদার্থের মধ্যে রয়েছে রাসায়নিক যৌগ এবং ধাতব ধাতু, যা কমবেশি উচ্চারিত হয়। তাপবিদ্যুৎ বৈশিষ্ট্য.

প্রাপ্ত থার্মো-ইএমএফ-এর মানের উপর নির্ভর করে, গলনাঙ্কের উপর, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর, সেইসাথে বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার উপর, এই উপকরণগুলি শিল্পে তিনটি উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়: তাপকে বিদ্যুতে রূপান্তর করার জন্য, তাপবিদ্যুৎ শীতলকরণের জন্য। (বৈদ্যুতিক প্রবাহ অতিক্রম করার সময় তাপ স্থানান্তর) এবং তাপমাত্রা পরিমাপ করতে (পাইরোমেট্রিতে)। তাদের অধিকাংশ হল: সালফাইড, কার্বাইড, অক্সাইড, ফসফাইড, সেলেনাইড এবং টেলুরাইড।

তাই থার্মোইলেকট্রিক রেফ্রিজারেটরে তারা ব্যবহার করে বিসমাথ টেলুরাইড... সিলিকন কার্বাইড তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য অধিক উপযোগী এবং গ তাপবিদ্যুৎ জেনারেটর (TEG) বেশ কয়েকটি উপাদান দরকারী বলে পাওয়া গেছে: বিসমাথ টেলউরাইড, জার্মেনিয়াম টেলুরাইড, অ্যান্টিমনি টেলুরাইড, সীসা টেলুরাইড, গ্যাডোলিনিয়াম সেলেনাইড, অ্যান্টিমনি সেলেনাইড, বিসমাথ সেলেনাইড, সামারিয়াম মনোসালফাইড, ম্যাগনেসিয়াম সিলিসাইড এবং ম্যাগনেসিয়াম স্ট্যানাইট।

এই উপকরণ দরকারী বৈশিষ্ট্য উপর ভিত্তি করে দুটি প্রভাব - Seebeck এবং Peltier… Seebeck প্রভাব সিরিজ-সংযুক্ত বিভিন্ন তারের প্রান্তে থার্মো-EMF এর চেহারা নিয়ে গঠিত, যার মধ্যে যোগাযোগগুলি বিভিন্ন তাপমাত্রায় থাকে।

পেল্টিয়ার প্রভাবটি সিবেক প্রভাবের বিপরীত এবং এটি তাপ শক্তির স্থানান্তর নিয়ে গঠিত যখন একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ বিভিন্ন কন্ডাক্টরের যোগাযোগ বিন্দু (জাংশন) দিয়ে যায়, একটি পরিবাহী থেকে অন্য পরিবাহীতে।

কিছু পরিমাণে এই প্রভাব এক থেকে দুটি থার্মোইলেক্ট্রিক ঘটনার কারণ বাহক প্রবাহে তাপীয় ভারসাম্যের ব্যাঘাতের সাথে সম্পর্কিত।

এর পরে, আসুন সবচেয়ে জনপ্রিয় এবং চাওয়া-পাওয়া থার্মোইলেকট্রিক উপকরণগুলির মধ্যে একটির দিকে তাকাই - বিসমাথ টেলুরাইড।

এটি সাধারণত গৃহীত হয় যে 300 K এর নিচে একটি অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা সহ উপকরণগুলি নিম্ন-তাপমাত্রার তাপবিদ্যুৎ সামগ্রী হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। এই জাতীয় উপাদানের একটি আকর্ষণীয় উদাহরণ হ'ল কেবল বিসমাথ টেলুরাইড Bi2Te3। এর ভিত্তিতে, বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য সহ অনেক তাপবিদ্যুৎ যৌগ প্রাপ্ত হয়।

বিসমাথ টেলুরাইডের একটি রম্বোহেড্রাল ক্রিস্টালোগ্রাফিক কাঠামো রয়েছে যা তৃতীয়-ক্রম প্রতিসাম্য অক্ষের ডান কোণে স্তরগুলির একটি সেট-কুইন্টেটস-কে অন্তর্ভুক্ত করে।

Bi-Te রাসায়নিক বন্ধনটিকে সমযোজী বলে ধরে নেওয়া হয় এবং Te-Te বন্ধনটি Waanderwal। একটি নির্দিষ্ট ধরনের পরিবাহিতা (ইলেক্ট্রন বা গর্ত) পাওয়ার জন্য, বিসমাথ, টেলুরিয়ামের অতিরিক্ত পরিমাণ প্রারম্ভিক উপাদানে প্রবেশ করানো হয় বা পদার্থটিকে আর্সেনিক, টিন, অ্যান্টিমনি বা সীসা (গ্রহণকারী) বা দাতাদের মতো অমেধ্য দিয়ে মিশ্রিত করা হয়: CuBr , Bi2Te3CuI, B, AgI।

অমেধ্য একটি অত্যন্ত অ্যানিসোট্রপিক প্রসারণ দেয়, ক্লিভেজ প্লেনের দিকে এর গতি তরল পদার্থে ছড়িয়ে পড়ার গতিতে পৌঁছায়।একটি তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট এবং একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবের অধীনে, বিসমাথ টেলুরাইডে অশুদ্ধ আয়নগুলির চলাচল পরিলক্ষিত হয়।

একক স্ফটিক প্রাপ্ত করার জন্য, এগুলিকে নির্দেশমূলক স্ফটিককরণ (ব্রিজম্যান) পদ্ধতি, জোক্রালস্কি পদ্ধতি বা জোন গলানোর মাধ্যমে জন্মানো হয়। বিসমাথ টেলুরাইডের উপর ভিত্তি করে ধাতুগুলি স্ফটিক বৃদ্ধির উচ্চারিত অ্যানিসোট্রপি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়: ক্লিভেজ সমতল বরাবর বৃদ্ধির হার উল্লেখযোগ্যভাবে এই সমতলের লম্ব দিকের বৃদ্ধির হারকে ছাড়িয়ে যায়।

থার্মোকলগুলি টিপে, এক্সট্রুশন বা ক্রমাগত ঢালাই দ্বারা উত্পাদিত হয়, যখন থার্মোইলেকট্রিক ফিল্মগুলি ঐতিহ্যগতভাবে ভ্যাকুয়াম ডিপোজিশন দ্বারা উত্পাদিত হয়। বিসমাথ টেলুরাইডের ফেজ ডায়াগ্রাম নীচে দেখানো হয়েছে:

তাপমাত্রা যত বেশি হবে, খাদের থার্মোইলেক্ট্রিক মান তত কম হবে, যেহেতু অভ্যন্তরীণ পরিবাহিতা প্রভাবিত হতে শুরু করে। অতএব, উচ্চ তাপমাত্রায়, 500-600 কে-এর উপরে, নিষিদ্ধ অঞ্চলের ছোট প্রস্থের কারণে এই মহিমা ব্যবহার করা যাবে না।

Z-এর থার্মোইলেক্ট্রিক মান খুব বেশি না হওয়া তাপমাত্রায়ও সর্বাধিক হওয়ার জন্য, যতটা সম্ভব অ্যালোয়িং করা হয় যাতে অশুদ্ধতার ঘনত্ব কম হয়, যা কম বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা নিশ্চিত করবে।

একটি একক স্ফটিক বৃদ্ধির প্রক্রিয়ায় ঘনত্বের সুপারকুলিং (থার্মোইলেকট্রিক মান হ্রাস) প্রতিরোধ করতে, উল্লেখযোগ্য তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট (250 কে / সেমি পর্যন্ত) এবং স্ফটিক বৃদ্ধির কম গতি - প্রায় 0.07 মিমি / মিনিট - ব্যবহার করা হয়।

ক্রিস্টালাইজেশনে অ্যান্টিমনি সহ বিসমাথ এবং বিসমাথের মিশ্রণগুলি একটি রম্বোহেড্রাল জালি দেয় যা ডাইহেড্রাল স্কেলেনহেড্রনের অন্তর্গত।বিসমাথের একক কোষটি একটি রম্বোহেড্রনের মতো আকৃতির যার প্রান্তগুলি 4.74 অ্যাংস্ট্রম লম্বা।

এই ধরনের একটি জালির পরমাণুগুলি ডাবল লেয়ারে সাজানো থাকে, প্রতিটি পরমাণুর সাথে একটি ডবল লেয়ারে তিনটি প্রতিবেশী এবং একটি সন্নিহিত স্তরে তিনটি থাকে। বন্ধনগুলি বাইলেয়ারের মধ্যে সমযোজী এবং স্তরগুলির মধ্যে ভ্যান ডার ওয়ালস বন্ধন, ফলে উপাদানগুলির শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলির একটি তীক্ষ্ণ অ্যানিসোট্রপি হয়৷

বিসমাথ একক স্ফটিক সহজেই জোনাল রিক্রিস্টালাইজেশন, ব্রিজম্যান এবং জোক্রালস্কি পদ্ধতিতে জন্মায়। বিসমাথের সাথে অ্যান্টিমনি একটি ক্রমাগত কঠিন সমাধান দেয়।

সলিডাস এবং লিকুইডাস লাইনের মধ্যে উল্লেখযোগ্য পার্থক্যের কারণে প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্যগুলি বিবেচনায় নিয়ে একটি বিসমাথ-অ্যান্টিমনি অ্যালয় একক স্ফটিক তৈরি করা হয়। সুতরাং গলিত একটি মোজাইক কাঠামো দিতে পারে ক্রিস্টালাইজেশন ফ্রন্টে একটি সুপার কুলড অবস্থায় স্থানান্তরের কারণে।

হাইপোথার্মিয়া প্রতিরোধ করার জন্য, তারা একটি বড় তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট অবলম্বন করে - প্রায় 20 কে / সেমি এবং একটি কম বৃদ্ধির হার - 0.3 মিমি / ঘন্টার বেশি নয়।

বিসমাথের বর্তমান বাহকগুলির বর্ণালীটির বিশেষত্ব হল যে পরিবাহী এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডগুলি বেশ কাছাকাছি। উপরন্তু, বর্ণালী পরামিতিগুলির পরিবর্তন দ্বারা প্রভাবিত হয়: চাপ, চৌম্বক ক্ষেত্র, অমেধ্য, তাপমাত্রার পরিবর্তন এবং খাদ নিজেই গঠন।

এইভাবে, উপাদানের বর্তমান বাহকগুলির বর্ণালীর পরামিতিগুলি নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা সর্বোত্তম বৈশিষ্ট্য এবং সর্বাধিক তাপবিদ্যুৎ মান সহ একটি উপাদান প্রাপ্ত করা সম্ভব করে তোলে।

আরো দেখুন:পেল্টিয়ার উপাদান - এটি কিভাবে কাজ করে এবং কিভাবে চেক এবং সংযোগ করতে হয়