Процес керування координатною чутливістю анізотропних термоелектричних пристроїв

1. Процес керування координатною чутливістю анізотропних термоелектричних пристроїв на основі поздовжніх та поперечних ефектів, який відрізняє ться тим, що величина їх чутливості керується зміною як амплітуди, так і напрямку магнітного поля відносно вибраних кристалографічних осей з мінімальним і максимальним значенням коефіцієнта термоЕРС термоелектричного матеріалу. 3 25466 відсутній об'єкт, який співпадає за сукупністю ознак з процесом, що заявляється. З існуючого рівня техніки також не слідує можливість керування координатною чутливістю анізотропних термоелектричних пристроїв за допомогою зміни як амплітуди, так і напрямку магнітного поля відносно кристалографічних осей з мінімальним і максимальним значенням коефіцієнта термоЕРС термоелектричного матеріалу. В корисній моделі запропоновано принципово нове рішення, яке полягає в тому, що в процесі експлуатації координатно-чутливих пристроїв на основі поздовжніх та поперечних термоелектричних ефектів, величина їх чутливості керується зміною як амплітуди, так і напрямку магнітного поля відносно вибраних кристалографічних осей з мінімальним і максимальним значенням коефіцієнта термоЕРС термоелектричного матеріалу. Тому ознака, яка не міститься ні в одному з аналогів величина їх чутливості керується зміною як амплітуди, так і напрямку магнітного поля відносно вибраних кристалографічних осей з мінімальним і максимальним значенням коефіцієнта термоЕРС термоелектричного матеріалу - забезпечує заявлюваному процесу необхідний „винахідницький рівень". Промислове застосування запропонованого процесу не вимагає спеціальних технологій та прийомів. Його реалізація можлива на існуючих підприємствах електронного та приладобудівного напрямків. Запропонований процес керування координатною чутливістю анізотропних термоелектричних пристроїв здійснюється наступним чином. Розміщення вищевказаних пристроїв у зовнішнє магнітне поле, вектор напруження H якого орієнтовано під деяким кутом a до площини, утвореної вибраними кристалографічними напрямками з мінімальним та максимальним значеннями коефіцієнтів термоЕРС приводить до зміни його координатної чутливості S таким чином, що у випадку класичних анізотропних термоелементів, тобто з бічним розташуванням вибраних кристалографічних напрямків: v v S x + H = S0 x + DS1x + H × cos a (1) v v Sz + H = S0z + DS1z + H × cos a (2) v S x (- H) = S0 x + DS2 x - H × cos a (3) v v Sz + H = S0z + DS1z + H × cos a (2) v Sz (- H ) = S0z + DS2 z - H × cos a (4) при цьому координаті чутливості S x та Sz ци х приладів мають різний характер залежності від координат v dSx v dSz +H ¹ + H (5) dx dz v dSx v dSz -H ¹ - H (6) dx dz У випадку приладів на основі анізотропних термоелементів з діагональним розташуванням площини з вибраними кристалографічними напрямками, їх координатна чутливість представляється наступним чином ( ) ( ) ( ) [ ( )] [ ( )] [ ( )] [ ( )] [ ( )] ( ) ( ) ( ) ( ) 4 ( ) ( ) ( ) ( ) [ [ ( )] ( )] v v v S' x + H = S'y + H = S' 0 + DS'1x + H × cos a (7) v v v S' x - H = S' y - H = S'0 + D S' 3y - H × cos a (8) і мають однаковий характер залежності від координат х та z dS' x v dS' z v +H ¹ + H (9) dx dz dS' x v dS' z v -H ¹ - H (10) dx dz Таким чином, зміна величини напруженості v магнітного поля H , його напрямку та кута нахилу a дає можливість в певних межах можна керувати як величиною, так і характером залежності чутливості розглядуваних координатно-чутливи х пристроїв на основі класичних анізотропних термоелементів поперечного і поздовжнього типів. У випадку анізотропних термоелементів з діагональним розташуванням площини з вибраними кристалографічними напрямками, зміна кута нахилу a напруженості магнітного поля дозволяє проводити підгонку та юстування чутливості вздовж відповідних осей відліку пристрою. Слід відмітити, що кут a між напрямками магнітного поля та площею, яка створена кристалографічними осями з мінімальним і максимальним значенням коефіцієнта термоЕРС, розташований у другій площі, яка проходить через довжину а анізотропного термоелемента і орієнтована під кутом j=90° до попередньої площі Експериментальні дослідження запропонованого процесу керування чутливістю проводились на пристроях, які містили анізотропні термоелементи на основі монокристалів CdSb з наступними параметрами: De=250мкВ/К-1; s=0,3Ом -1см -1; -2 -1 -1 k=1,5×10 Вт×см ×К з різними геометричними розмірами. Напруженість магнітного поля змінювалась в інтервалі 0-10кГс та задавалась як мініатюрними постійними магнітами, так і потужними електромагнітами. Результати проведених досліджень дозволили зробити висновок, що при позитивному напрямку магнітного поля (кут нахилу a=0), зміна чутливості цих пристроїв складає від 30-42%, а при протилежному напрямку поля (кут нахилу a'=0) - 60-76%. У випадку пристроїв на основі анізотропних термоелементів з діагональним розташуванням площини зміна кута нахилу q напрямку магнітного поля дозволяє проводити високоточне юстування чутливостей Sx та Sz вздовж відповідних осей х і z з різницею, що досягає значень 10-1%. Таким чином запропонований процес керування дозволяє в певних межах вибирати потрібні значення як чутливості пристроїв, так і характера залежності безпосередньо перед або при проведенні необхідних вимірювань, пов'язаних із визначенням теплових плям, викликаних випромінюванням. Його застосування дозволяє значно зменшувати похибки, обумовлені технологічним розкидом орієнтації вибраних кристалографічних осей та геометричних розмірів анізотропних термоелементів, які виникають при їх виготовленні. Література: 1. Патент Украины №63394А. Анізотропний ( ) ( ) ( ) ( ) 5 25466 термоелектричний приймач випромінювання. Аще улов А.А., Охрем В.Г. 15.01.2004. Бюл. №1, 2004. 2. Патент України №65332А. Анізотропний термоелектричний приймач випромінювання. Аще улов А.А. 15.03.2004. Бюл. 3, 2004. 3. Патент України №2484. Анізотропний термоелектричний приймач випромінювання. Ащеулов А.А. 17.05.2004. Бюл. 5, 2004. 4. Патент України №4192u. Анізотропний термоелектричний приймач випромінювання. Ащеу Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 6 лов А.А. 17.01.2005. Бюл.1, 2005. 5. Ащеулов А.А., Воронка Н.К., Маренкин С.Ф., Раренко И.М. Получение и использование оптимизированных материалов из антимонида кадмия // Неорганичекие материалы. - 1996. - Т. 12. - №9. С. 1049-1060. 6. Ащеулов А.А. Анизотропный термоэлектрический приемник с тождественной зависимостью сигнала от координат // Термоэлектричество, 2006, №1. - С.67-69. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601