Читать книгу Все науки. №4, 2023. Международный научный журнал онлайн

Многие задачи, которые практика ставит перед разработчиками термоэлектрических устройств, могут быть успешно решены с применением плёночных термогенераторов (ПТГ). Очевидное достоинство ПТГ – возможность принципиально увеличить число элементов при сохранении объема преобразователя, а при необходимости создавать микроминиатюрные устройства. На основе ПТГ могут быть изготовлены малогабаритные источники питания, слаботочные микрохолодильники и термостаты, высокочувствительные и достаточно малоинерционные датчики температуры и теплового потока и т. п. Вакуумная технология существенно упрощает процесс сборки и сокращая длительность изготовления термогенераторов, позволяет сочетать в единой конструкции и изготавливать в едином технологическом цикле элементы и схемы радио – и оптоэлектроники с термоэлектрическими устройствами.

Результаты физических и технологических исследований, конструкторских разработок были достигнуты значительные успехи в области плёночных термоэлектрических преобразователей.

К настоящему времени доказано принципиальная возможность создания ПТГ с энергетическими характеристиками, близкими к объёмных, разработка технология массового их изготовления, создан ряд прибором на их основе. Новые термоэлектрические датчики температуры и лучистого потока обладают на порядок более высокой чувствительностью.

Успехи, достигнутые в создании высокоэффективных ПТГ, несомненно приведут к широкому их техническому применению, что в свою очередь потребует дальнейшего развития физических и технологических исследований, расширения фронта конструкторских разработок. В связи этим является актуальным разработать технологию получения ПТГ и новых конструкторских разработок, также исследовать электро и теплофизические свойств.

Рабочим веществом в современных термоэлектрических преобразователях служат полупроводники, выбор и оптимизация свойств которых базируются на теории, развитой академиком А.Ф.Иоффе. Качество материала характеризуется термоэлектрической эффективностью z = α² σ/χ, где α – коэффициент термо-ЭДС, σ и χ их – удельные электро и теплопроводности. Чем выше значение безразмерного параметра zT (T- рабочая температура), тем больше КПД термогенератора.