Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

62 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v BrněGenerátorové senzoryCíle kapitoly: Cílem kapitoly je seznámit studenta s generátorovými (aktivními)senzory, jejich principem, vlastnostmi a využitím.7.2 Termoelektrický článek7.2.1 Obecné vlastnosti termoelektrických článkůTermoelektrický článek (termočlánek) je základem termoelektrického snímače,teploměru využívající Seebeckova efektu. Je tvořen vodivým spojením dvou různýchvodivých materiálů A a B, jimiž mohou být kovy nebo polovodiče elektricky propojených na„horkém“ konci s teplotou T 1 . Nespojené konce obou ramen jsou uchovány na jiné teplotě T 0(„studený“ konec). V případě rozpojeného obvodu je proud protékající přes termočláneknulový a na vývodech na studeném konci můžeme obdržet termoelektrické, resp. Seebeckovonapětí.UEM= ( − ).(T −T) − 0 . ( − β )(T −T)2αAαB 1 05 βA B 1 0( 0.1 )kde α A , α B , β A a β B jsou Seebeckovy koeficienty (resp. termoelektrická síla) materiálů A a B.Ty mají specifické roztažné vlastnosti, určené pásovou strukturou a příslušnými roztažnýmivlastnostmi materiálů. Koeficienty α, β jsou mj. závislé na přesném složení materiálu a jehostruktuře. Hodnoty, které uvádí Tabulka 4, je z tohoto důvodu třeba brát s rezervou.Tabulka 4: Seebeckovy koeficienty vzhledem k olovuKov α [µV/K] β [µV/K 2 ]Antimon 35,6 0,145Bizmut -74,4 0,032Konstantan -38,1 -0,0888Měď 2,71 0,0079Nikl -19,1 -3,02Platina -3,03 -3,25Železo 16,7 -0,0297U EM se na elektricky vodivém přechodu vytvoří vždy, když v okolí vzorku probíháteplotní gradient. Z důvodu symetrie ho neobdržíme na vývodech ze stejného materiálu. Promalé teplotní rozdíly lze toto napětí aproximovat vztahem [6]:U= ( α −α).(T −T) = α (T T )( 0.2 )EM A B 1 0 A / B 1−0Termočlánky většinou vyžadují nějakou formu referenční teploty pro kompenzaciparazitního teplotního posunu na studeném konci. Je možné použít lázeň vody s ledem oteplotě 0°C, což je sice přesné, ale nepraktické. V praxi se používá přímé měření teplotystudeného konce např. termistorem. Z naměřených hodnot se určí kompenzace na správnouhodnotu [21].