Конструктивные особенности и выбор припоев для коммутации охлаждающих термоэлементов

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 05.04.06.

Конструктивные особенности и выбор припоев для коммутации охлаждающих термоэлементов

Набиев М.Б., Усмонов Я., Курбонова Ф.*, Усмонов И.*, Ибрагимова Ш.Х.*

Ферганский Государственный Университет e-mail: fardu_info@mail.ru,

*Ферганский Политехнический Институт

(Работа выполнена по проекту гос. Грантом ИТД-12-56)

В настоящее время коммутация ветвей термоэлементов на основе халькогенидов Вi. и Sb осуществляется пайкой с предварительным залуживанием ветвей сплавами на основе висмута и сурьмы с последующей пайкой легкоплавкими припоями.

1.Выбор припоев для коммутации охлаждающих термоэлементов работающих в условиях вакуума.

Ряд авторов отмечают, что при пайке этими припоями в контактных областях наблюдается образование промежуточных слоев. Дальнейшая термообработка преобразователя, например, с целью помещения его в вакуумный объем, приводит к увеличению диффузионных слоев, соответственно увеличивая тепловые и электрические потери на контакте, а в некоторых случаях и к его разрушению. Скорость роста образовавшихся слоев зависит как от температуры и времени обработки, так и от химической активности припоев, выбранных для коммутации по отношению к металлу токоведущей шины и материалу ветви термоэлементов.

С целью выявления припоя (на основе висмута или свинца) наиболее инертного как к металлу токоведущей шины, так и к ветвям термоэлемента, методом дифференциального термического анализа была проведена запись нагревания смесей припоев Вi- Sb (содержание сурьмы 4 вес% Тпл= 280°С), Рb Sbтв.р. (содержание сурьмы 4 вec% Тпл ~ 260+290°С) эвтектики Рb Sb (содержание сурьмы 11,1 вес% Тпл=255°С) с термоэлектрическими материалами n- типа (99 мол% Вi 2Те3 + I мол% Jnt Se3 ), р - типа (68,5мол% Sb2 Те3 + 28,2 мол% Вi 2Те3 +3,3 мол% Вi2 Sе3). а также с металлами- никель, медь, железо, молибден и соединением Ni Sb

Известно, что припои на основе свинца обладают высокой физической и химической стабильностью и совместимостью с паяемыми материалами. В связи, с этим, изучение химической совместимости припоев на основе свинца с конструкционными материалами составляющими термоэлемент, представляет определенный интерес. Поэтому в работе исследовались при контактные области экспериментальных образцов, с коммутированных в эвтектических сплавом Рb-Sb до и после термообработки в вакууме

2.Конструктивные особенности и технология изготовления полупроводниковых термоэлементов.

В качестве исходных термоэлектрических материалов использовались растворы: 85% (мол) Sb2 Te3+25% (мол) Bi2Te3+4% (вес) Te+1% (вес) Se для ветвей p-типа и 90% (мол) Bi2Te3 +10% (мол) Bi2 Se3+0,06 (вес) для ветвей n-типа [1]. залуживание сплав сурьма термоэлемент

Типичные температурные зависимости б,у, и этих материалов по данным изготовителя представлены на рис.1.

Рис.1. Типичные температурные зависимости параметров б, , у и z образцов p -типа и n-типа

Предельные относительные погрешности при определении термоэдс не превышали 3%, удельного сопротивления - 3% , теплопроводность- 7%, добротности по Т макс/стац - 2%

Слитки вещества представляли собой цилиндрические столбики длиной 30мм и диаметром 8 мм. На электроискровом станке из столбика вещества вырезались ветви требуемой геометрии и размеров. За тем ветви подвергали электрополировке в травителе следующего состава:

для n-типа Na OH -83г для p- типа KOH -90г

C6H6O6-67г C6H6O6-55 г

H2O -1л H2O-1 л

После травления ветви промывались спиртом и залаживались сначала припоем состава Bi0,96 Sb0,04 (Тпл=573К ), а затем наносился коммутационный припой Bi0,58 Sh0,42 (Тпл=413К). При этом были опробованы два варианта коммутации:

а) флюс, состоящий из 20% нашатыра ( NH4 Cl), смешанного с глицерином, использовался с залуживающим и коммутационным припоями:

б) залуживающий припой использовался с флюсом, состоящим из раствора хлористого аммония (250г), (590г) и никеля (200г) в дистиллированной воде (1г), а коммутационный припой с нашатырно- глицериновым флюсом.

Плоскость торцов ветвей термоэлемента залуживалась паяльником с никелевым бойком.

Контроль контактных сопротивлений залуженных ветвей проводился зондовым методом по компенсационной схеме ( обычно величина Rк не превышала 10-5 ом см2).

Литература

1. Гольцман.Б.М, Кудинов.В.А, Смирной.И.А. Полупроводниковые термоэлектрические материала на основе Bi2Te3 Наука 1972. 320

2. М.Б.Набиев канд.диссертация 1993 г

Размещено на Allbest.ru