單級熱電堆部件的布置方法
熱電對中N型和P型半導體,用焊在它們端面上的匯流條連接,其下部以同樣方法焊以匯流條。然后,通過導熱而不導電的部分,將熱量傳遞至散熱片。這樣,用物理性能不同的材料制造的熱電對,每一部分均彼此緊密地連結在一起。
當熱電對通電后,N型和P型半導體上部的匯流條受冷卻而收縮,反之,下部的匯流條受熱而膨脹,產生了一對方些塾廚向相反的力。產生了熱應力。熱應力超過一定范圍后使連接破壞。,我們無法完全消除熱電對內的熱應力,但可設計一些能明顯降低熱應力的結構,以避免熱電對的損壞。例如盡量使熱電對的兩臂靠攏,以縮短匯流條的長度。另一種可能的結構,是將匯流條制成發條形,此時熱電對中的熱應力,將因發條形匯流條的張開或收緊迅速減小。采甩這種結構時,匯流條的截面應合理地設計,以保證電流流經匯流條時,不會產生明顯的焦耳熱。
在匯流條中間開了兩條細槽,使位置“n”處形成細而短的連接段,起彈性片的作用。連接段的尺寸應保證電流流經時不會產生明顯的焦耳熱。另一種減少冷端熱應力的方法,是在匯流條與半導體之間設緩沖層。緩沖層用塑性好且電阻很小的材料制成。
帶有緩沖層的熱電對。緩沖層材料為鉍,在圖中用數字3和7表示。緩沖層與匯流條l和5之間有低熔點,將兩者固結在一起。鉍層的厚度不超過O.3mm,否則將產生明顯的電阻而在保鮮設備中很少遇到這種情況。
類似結構的熱電對。先在電對的臂上浸錫,焊上鉛片,再焊上匯流條。由于鉛具有良好的塑性,采用后可充分降低熱應力。
熱電對常用長方形截面的電對臂,但也有使用環形臂的熱電對。環形熱電對的結構。由P型半導體和N型半導體制成的熱電對臂和作成圓環形,套在掛有合金焊料的金屬管上。這兩段管子起熱端匯流環的作用。在熱電對臂與臂之間設有云母片,以路證熱電對臂的側面的絕緣。臂的外圓上套有金屬環,起冷端匯流環的作用。
將許多環形熱電對一個接一個的連接后,構成了環形熱電堆。其熱端的散熱量由流經管內的液體帶走。冷端匯流環外設有許多肋片,以吸收由外界傳入工作腔的熱量,以及工作腔內物體放出的熱量,使物體保持在規定的低溫下。確定熱電堆的圓環數時,應考慮熱電堆上的電壓。如果環數太多,使施加于熱電堆上的電壓超過液體電離。
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