Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Termoelektřina aneb fyzika pevných látek v praxi Čestmír DrašarPatrik Čermák Ústav aplikované fyziky a matematiky, FChT, Univerzita Pardubice SPŠE Pardubice,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Termoelektřina aneb fyzika pevných látek v praxi Čestmír DrašarPatrik Čermák Ústav aplikované fyziky a matematiky, FChT, Univerzita Pardubice SPŠE Pardubice,"— Transkript prezentace:

1 Termoelektřina aneb fyzika pevných látek v praxi Čestmír DrašarPatrik Čermák Ústav aplikované fyziky a matematiky, FChT, Univerzita Pardubice SPŠE Pardubice, Karla IV. 13

2 Hlavní body Základní „objekty“ FPL –Atom, Orbital, Pásy, Krystaly Transportní vlastnosti –Rozptyl, Elektrická a tepelná vodivost, Hallův jev Termoelektřina – –TE jevy, TE materiály, Mottova rovnice Moderní trendy v TEs – –Nanorozměr Aplikace TEs

3 Rutherfordův – Chadwickův planetární model atomu s elektronem obíhajícím kolem nepatrného hustého jádra z protonů a neutronů. [1]

4 Atomové Orbitaly Orbital: Místo, kde se elektron vyskytuje s 95% pravděpodobností. Typy orbitalů: s, p, d, f, g, h Kontury atomových orbitalů:  Typu g – možné (dole):  Typu h – velmi složité.

5 Struktura pevné fáze

6

7 Krystalové Mřížky Poruchy: –Plošné –Čárové (dislokace) –Bodové: VakanceInterstaciál Krystal NaCl Elementární buňka

8 Pásová teorie pevných látek Kondenzace sodíkových atomů – vznik energetických pásů U kovů se energetické pásy překrývají nebo jsou neúplně zaplněné U kovů se energetické pásy překrývají nebo jsou neúplně zaplněné U polovodičů / izolantů se nepřekrývají a jsou zcela plné nebo zcela prázdné U polovodičů / izolantů se nepřekrývají a jsou zcela plné nebo zcela prázdné r0r0 E r0r0 3s 1 2p 6 2s 2 1s 2 N atomů = N hladinOrbitaly jednotlivých atomů Pásy kovového sodíku Klesá kinetická energie

9 Pásová teorie pevných látek E r0r0 3s 1 2p 6 2s 2 1s 2 Orbitaly jednotlivých atomů Pásy kovového sodíku EgEg KOV POLOVODIČ IZOLANT EgEg

10 Přirozené bodové poruchy: Vakance Interstaciály Antistrukturní Vakance Interstaciály Antistrukturní Pásová teorie – dopování polovodičů Umělé bodové poruchy: Si – B, P… GaAs – Be, Si, Ge… EgEg

11

12 Transport - Rozptyl Dráha (rozptyl) elektronu: Mechanismy rozptylu:  Na kmitech mřížky (fonony)  Na ionizovaných příměsích  Na neionizovaných příměsích a strukturních poruchách log  log T Ionizované příměsi Mřížkový rozptyl Větší koncentrace ~T 3/2 ~T -3/2

13 Transport – Elektrická vodivost Transport náboje v látkovém prostředí: Mikroskopický pohled na Ohmův zákon: elektron! S dV dl I (kovy)

14 Transport – Tepelná vodivost Složky:  Mřížková (  m )  Elektronová (  e ) Franzův-Wiedemannův zákon (kovy): Lorenzovo číslo

15 Transport – Hallův jev I B UHUH + - FmFm FeFe d b Pozn.: neuvažujeme rozptyl. EHEH Hallův rozptylový faktor „Klasický“ Hallův jev: Dále:  Kvantový  Spinový

16 Termoelektřina – TE jevy 1. Thomsonův 2. Seebeckův 3. Peltierův p-typ n-typ U ZAHŘÍVÁME 3.2. p-typn-typ OCHLAZOVÁNÍ

17 Peltierův článek

18 Termoelektřina – TE materiály ZT-parametr Maximální účinnost TE generátoru Teplotní závislost Z a ZT-parametru pro vybrané materiály

19 Mottova rovnice hustota stavůpohyblivost aneb Dobrý termoelektrický materiál

20 Moderní TEs - Nanorozměr „Tam dole je spousta místa.“ (R. P. Feynman) nano – (1 nanometr = 0, m)

21 Termoelektřina – Aplikace Peltierův jev – chlazení: –součástek, krevní plasmy a sér, autocamping Seebeckův jev: –Měření: Teploty (termočlánky) –TE generátory: solární kolektory (nepřímá přeměna slunečního záření), vesmírné sondy Budoucnost: –Úplné či částečné nahrazení alternátoru, rodinné domky, hodinky, ?????????????

22 Shrnutí - Závěr Co by jste měli vědět? Všechno! 1. Atom – orbitaly 2. Pásová teorie – asi to tak bude 3. Krystaly – fakt pěkný 4. Transportní vlastnosti – hromada vzorců a obrázků 5. Termoelektřina – to chci domů OTÁZKY???

23 Literatura – Použitá a Doporučená [1]Stephen Hawking: Stručná historie času v obrazech, ARGO 2002 (obrázek modelu atomu) [2]D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Vysokoškolská učebnice obecné fyziky, VUTIUM-PROMETHEUS 2006 (pěkně zpracovaný soubor knížek)

24 THE END Čestmír Drašar  Patrik Čermák  Přednáška byla konána pod záštitou Fyzikálního klubu:


Stáhnout ppt "Termoelektřina aneb fyzika pevných látek v praxi Čestmír DrašarPatrik Čermák Ústav aplikované fyziky a matematiky, FChT, Univerzita Pardubice SPŠE Pardubice,"

Podobné prezentace


Reklamy Google