温 差 电 偶.docx

温差电偶温差电偶也叫热电偶，是最早出现的一种热电探测器件。其工作原理是温差电效应。例如，由两种不同的导体材料构成的接点，在接点处可产生电动势。这个电动势的大小和方向与该接点处两种不同的导体材料的性质和两接点处的温差有关。如果把这两种不同的导体材料接成回路，当两个接头处温度不同时，回路中即产生电流。这种现象称为温差电效应或塞贝克效应。构成温差电偶的材料，既可以是金属，也可以是半导体。在结构上既可以是线、条状的实体，也可以是利用真空沉积技术或光刻技术制成的薄膜。实体型的温差电偶多用于测温，薄膜型的温差电堆（由许多个温差电偶串联而成）多用于测量辐射，例如，用来标定各类光源，测量各种辐射量，作为红外分光光度计或红外光谱仪的辐射接收元件等。汉澄电偶温差电偶的原理性结构图温差电偶接收辐射一端称为热瑞，另一端称为冷端。为了提高吸收系数，在热端都装有涂黑的金箔。淙枭金常（益瑞）温差电势形成的物理过程由半导体材料构成的温差电偶，热端接收辐射产生温升，半导体中载流子动能增加。从而，多数载流子要从热端向冷端扩散,结果P型材料热端带负电，冷端带正电;而N型材料情况正好相反。当冷端开路时，开路电压为Uoc=MT式中，M为比例系数,称塞贝克常数,也称温差电势率,单位为V/C；T为温度增量。因G与材料性质和环境有关，所以为了使G较小，提高灵敏度，并使工作稳定，常把温差电偶或温差电堆放在真空的外壳里。真空温差电偶的主要参量有：灵敏度（也叫响应率）R、响应时间常数t、噪声等效功率NEP或比探测率D等。温差电偶的响应率为R=UlU1.:冷端负载上所产生的电压降。:入射于探测器的辐射通量。要使温差电偶的响应率高，应选用温差电势大的材料，并增大吸收系数。同时，内阻要小，热导也要小。在交变情况下，调制频率低时比调制频率高时的响应率高。减小调制频率和减小时间常数都有利于提高响应率，可是3与TT是矛盾的，所以,响应率与带宽之积为一常数的结论，对于温差电偶也成立。温差电偶的时间常数多为毫秒量级，带宽较窄。多用于测量恒定的辐射或低频辐射。只有少数时间常数小的器件才适用于测量中、高频辐射。热电探测器件最小可探测功率的主要限制因素是温度噪声和约翰逊噪声。理想的热电探测器件，噪声等效功率为10"W数量级。而温差电堆，常温、理想情况下噪声等效功率可达I（TW数量级。由于薄膜技术的发展，已经能够制作出价格低廉的温差电堆，可以制成各种复杂的阵列，而且性能可靠。例如，用锦、锦材料薄膜制成的器件，不仅具有金属丝温差电堆的某些优点，还有较高的响应率。一理论他频率/H2几种不致冷的热电探测器的性能1-样品2、6-温差电堆3-高莱元件4-红外传感元件5-硫酸三甘肽热释电探测器7-热敏电阻8-钮酸锂热释电探测器9-锯酸钦热释电探测器10-陶瓷热释电探测器11-薄膜测热辐射计上图中曲线6表示镀锌蒸发薄膜的温差电堆，它的性能虽然比某些热电探测器件低，但它坚固，容易制作，既可以制成单个元件，也可以制成超过100个单元的探测器阵列。因此，它的应用很广泛，已成功地应用于某些航天仪器，包括星际航行仪器。由半导体材料制成的温差电堆，一般都很脆弱，容易破碎,使用时应避免振动。其次是额定功率小，入射辐射不能很强，应避免通过较大的电流，一般多为微安级。检验时，不宜使用欧姆表测量，免得表内电源烧毁元件中的金箔。再次是，保存时不要使输出端短路，以防因电火花等电磁干扰产生的感应电流烧毁元件。另外,工作时环境温度不宜超过60o