Hősugárzás vizsgálata integrált termoelemmel Készítette: Vona István Tanára: Dvorák Cecília (Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium) Témavezető: Basa Péter

A termoelem működési elve A termoelemek a termoelektromos effektus, avagy a Seebeck-hatás alapján működnek. A fémekben lévő szabad elektronok egyúttal hőt is szállítanak, és ezáltal diffúziós hőmozgások során töltésvándorlás is végbemegy. A fémen belül azonban pont a diffúzió miatt egy ellentétes irányú feszültség is jelentkezik, és ez hamar leállítja a ezt a töltésmozgást. 2 különböző fém öszekötése esetén azonban 2 különböző feszültség tudja leállítani az áramot, és ezek potenciálkülönbsége miatt a fémhurokban áram folyik. Termo, és Peltier-elemek gyártásakor, az előnyösebb tulajdonságok miatt szilíciumot használnak fémek helyett. A termoelerktromos effektus elvét megfordítva, két kontaktusban lévő fém hurkába áramot vezetve az egyik érintkezési pont melegszik, míg a másik lehűl. Ez a Peltier - effektus; ennek gyakorlati alkalmazásait, a Peltier-elemeket sok helyen használják, mivel nincs benne mozgó alkatrész, és kriogén folyadék nélküli hűtést valósít meg.

Az MFA tisztalaborjában előállított intgrált termoelem felépítése Az integrált áramkört fotolitográfiás eljárásal készítik 3 inch-es szilícium szeleteken, majd darabolják, és kiszerelik. A membránon, amely mindössze 2-3 µm vastag, 4 blokkot hoznak létre. A blokkok sorbakötött termopárokból állnak, melyeket vékony, akceptor, ill. donor ionokkal szennyezett, (p, illetve n típusú) szilíciumcsíkok alkotnak, mivel érzékenység szempontjából ez a variáció bizonyult a legjobbnak. Egyes típusokban a blokkok mellett ellenálláscsíkokat is integráltak a membrán közvetlen fűthetősége miatt. Így sokkal kisebb hibával mérhetők az IC paraméterei. A chipet vörösréz lemezen helyezik el.

A mérési összeállítás 220V ~ 12V DC stabilizált Peltier-elemek, legfelül “fekete bársonnyal” Feszültségértékek kiolvasása Termofeszültség az IC ből Platina-ellenállás hőmérő A dobozba szerelt IC Ablaknyílás, a szűrőt lefogató lemezekkel Peltier -elemek

Az IC négy blokkjának karakterisztikái

Karakterisztika görbe fekete bársony sugárzóval, és anélkül

Termofeszültség a hőmérséklet függvényében, különböző távolságoknál Termofeszültség a távolság függvényében, különböző hőmérsékleteknél

Különböző ablakszűrők áteresztőképessége

Falevelek víztartalmának vizsgálata

Köszönöm a lehetőséget mentoromnak, Basa Péternek, és az MFA intézetének, továbbá köszönöm a megtisztelő figyelmüket!