научная статья по теме ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ АG2S Комплексное изучение отдельных стран и регионов

Текст научной статьи на тему «ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ АG2S»

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ Ag2S

Ф.Ф. Алиев, Г.И. Исаков, Г.П. Пашаев, Т.Ф. Юсифова, А.Г. Рагимов, С.З. Дамирова

Институт Физики НАН Азербайджана, AZ-1143, Баку, пр. Г. Джавида, 33

E-mail: gudrat@physics.ab.az

В последние годы возросла актуальность применения полупроводниковых соединений со сложной структурой энергетических зон, в которых обеспечиваются запаздывание наступления собственной проводимости при достаточно большой концентрации носителей заряда. Материалы с такими особенностями можно найти среди халькогенидов серебра, обладающих несферической изоэнергетической поверхностью и имеющих достаточное количество дефектов. Использование этих материалов в приборостроении вызывает необходимость всестороннего исследования влияния внешних факторов на их параметры и качество. Так, изучение структурных изменений (фазовых переходов — ФП) полупроводниковых материалов очень важно по целому ряду причин. Исследование ФП способствует определению области стабильности свойств полупроводниковых материалов, позволяет лучше понять некоторые физические процессы, предшествующие и способствующие ФП. С практической точки зрения знание факторов, влияющих на ФП, позволяет управлять кинетикой процесса, что необходимо, например, для расширения интервала сохранения специфических свойств вещества. С другой стороны актуальность проблемы ФП возрастает в связи с тем, что на основе полупроводниковых приборов создаются устройства с эффектом переключения и памяти. Границы стабильной работы этих приборов определяются, в первую очередь, неизменностью структурного состояния вещества, поскольку на качество работы приборов могут влиять самые незначительные структурные изменения. С этой точки зрения определение области стабильного существования различных фаз халькоге-нидов серебра, (Ag2Te, Ag2Se и Ag2S), температурной области, в которой отсутствуют не только ФП, но и не

с fei

Рис. 1. Температурные зависимости тока и напряжения Ag2S

происходят другие структурные изменения, является весьма важной задачей.

В работе [1] показано, что использование эффекта Пельтье для управления ФП позволяет создать целый ряд приборов. Поэтому актуальны поиск и исследование материалов, претерпевающих структурные ФП и показывающих значительный эффект Пельтье. Применение электронно-ионных проводников в таких устройствах делает в настоящее время актуальным исследование, в часности, сульфида серебра (Аg2S), так как оно в интервале температур 430-440 К переходит из низкотемпературной а-фазы в высокотемпературную р-фазу [2]. Кроме того, электрофизические свойства Аg2S зависит от степени отклонения от стехиометрии — в отличие от Аg2Те и Аg2Sе, в Аg2S избыток серы приводит к увеличению электропроводности, а избыток серебра — к ее уменьшению. Температура ФП также зависят от содержания серебра и серы: при избытке серебра она сдвигается в высокотемпературную область [3].

На рис.1 представлены температурные зависимости тока 1(Т) через образец и падения напряжения и(Т) на образце. Как видно, ток при ~435К скачком увеличивается примерно на 4 порядка, а напряжение уменьшается на столько же. Известно, что R~U, поэтому при фазовом переходе в Аg2S сопротивление также падает скачком. Такие скачкообразные изменения тока и напряжения позволяют создать устройство для усиления слабых электрических сигналов, т.е. в позволяет использовать Аg2S в усилительных устройствах.

На рис.2 представлена схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из термоэлемента Пельтье (р-ветвь которого изготовлена из ВЬТе^Ь, ге-ветвь — из ВЬТе^е) 1 размерами 5х5х5 мм, на рабочем слое 2 которого в тепловом контакте с ним находится

Рис. 2. Устройство для усиления тока

Статья поступила в редакцию 26.01.2006. The article has entered in publishing office 26.01.2006.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 4(36) 2006 Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 4(36) 2006

Основные проблемы энергетики и альтернативной энергетики

Аg2S+0,25 ат.% Аg в виде тонкой пластины 4 размерами 6х3х0,25мм, прикрепленной через электроизолированный теплопереход 5 к элементу Пельтье.

Усилитель работает следующим образом: в термостате 3 устанавливают температуру, примерно на 1 К ниже температуры ФП материала термопреобразователя 4. Затем повышается температура электроизолированного теплоперехода на 1 К, что приводит к ФП, который сопровождается уменьшением сопротивления на ~4 порядка. Резкое уменьшение сопротивления приводит к возрастанию тока через устройство на ~ 4 порядка. При подаче ивх в термоэлементе 1 выделяется мощность W = Шех, что приводит к выделению

Т

теплоты Q = ЕW, где Е =-{(г) — холодильный ко-

ДТ

эффициент, / (г) — функция критерия Иоффе, ДТ —

разность температур для осуществления ФП.

Для изменения температуры устройства на 1 К в области ФП (435 К) достаточно 1вх=40 мА. При пере-

ходе из низкотемпературной а-фазы в высокотемпературную р-фазу (а^Р) усиливается ток, а при переходе Р^а — напряжение. Для этого достаточно в цепи термоэлементов Пельтье изменить направления I.

Таким образом, предлагаемое устройство на основе Аg2S + 0,25ат.% Аg дает возможность усиления как малых токов, так и малых напряжений.

Список литературы

1. Бугаев А.А.,Захарчения Б.П., Стильбанс Л.С., Пыжев Л.Г., Чудновский Ф.А., Шер Э.М. Устройство для усиления силы тока, эффективности термоэлектрического преобразования при малых перепадах температур //ФТП. 1979. Т.13, В.7. С.1446-1447.

2. Алиев Ф.Ф., Алиев С.А., Рагимов С.С. и др. Термоэлектрический усилитель//Авт. свид.1992, №1795844,3с.

3. Горбачев В.В. Полупроводниковые соединения АI2ВVI. М.: «Металлургия», 1980, С.132.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 4(36) 2006 Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 4(36) 2006

<

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком