"> Множачи і ділячи останній вираз на [1 + х/d] і вважаючи член (x/d) 2 в знаменнику величиною другого порядку малості, отримаємо
т.е. залежність ємності конденсатора від величини переміщення вимірювального стрижня буде наближено лінійною.
2.6 Термоелектричні перетворювачі
Принцип дії термоелектричних перетворювачів або термопар заснований на явищі термоелектричного ефекту, яке полягає в тому, що в ланцюзі з двох різних провідників (або напівпровідників), з'єднаних між собою кінцями при різниці температур з'єднань виникає ЕРС, звана термоелектродвіжущей силою (термо-ЕРС). Така ланцюг називається термоелектричним перетворювачем або термопарою. Провідники, складові термопару, називаються термоелектрода, а місця їх з'єднання спаями. Робочий кінець термопари, поміщений у вимірюване середовище, називають горчим спаєм, а вільний (неробочий) - холодним. Один з термоелектродів називається термоположітельним, а другий - термоотріцательним. Термоположітельним називають той провідник, від якого термоток тече в холодному спае, а термоотріцательним - той провідник, до якого тече термоток в тому ж холодному спае.
При невеликому перепаді температур між спаями термо-ЕРС пропорційна різниці температур. Величина термо-ЕРС залежить тільки від природи провідників і від температури спаїв і не залежить від розподілу температур між спаями.
Явище термоелектрики належить до числа зворотних явищ. Якщо через ланцюг, що складається з двох різних провідників або напівпровідників, пропустити електричний струм, то в одному спае виділяється тепло, а на іншому поглинається.
Малюнок 2.6 - Термопара
Дія термопари засновано на ефекті Зеєбека. Ефект Зеєбека грунтується на наступних явищах. Якщо уздовж провідника існує градієнт температур, електрони на гарячому кінці добувають вищі енергії і швидкості, ніж на холодному. У підсумку виникає потік електронів від гарячого кінця до холодного, і на холодному кінці накопичується негативний заряд, а на гарячому залишається некомпенсований позитивний заряд. Оскільки середня енергія електронів залежить від природи провідника і по-різному зростає з температурою, при тій же різниці температур термо-ЕРС на кінцях різних провідників будуть відрізнятися:
=k1 (T1 - T2); e2=k2 (T1 - T2)
де Т1 і Т2 - температури гарячого і холодного решт відповідно; k1 і k2 - коефіцієнти, що залежать від фізичних властивостей відповідно 1-го і 2-го провідників. Результуюча різниця потенціалів називається об'ємною термо-ЕРС:
об=e1 - e2=(k1 - k2) (T1 - T2).
У місцях спайки різнорідних провідників з'являється контактна різниця потенціалів, яка залежить від площі і матеріалів прилеглих поверхонь і пропорційна їх температурі:=kповT1; ek2=kповT2 де kпов - коефіцієнт поверхонь дотичних металів. У підсумку з'являється друга складова вихідного напруги - контактна термо-ЕРС:
=ek1 - ek2=kпов (T1 - T2)
Напруга на виході термопари визначається як сума об'ємною і контактної термо-ЕРС:
вих=eоб + ek=(k1 - k2 + kпов) (T1 - T2)=до (T1 - T2)
де к - коефіцієнт передачі.
2.7 Фотоелектричний перетворювач
Найбільш ефективними, з енергетичної точки зору, пристроями для перетворення сонячної енергії в електричну є напівпровідникові фотоелектричні перетворювачі (ФЕП), оскільки це прямий, одноступінчатий перехід енергії. При характерною для ФЕП рівноважної температурі близько 300-350 кельвінів і Тсолнца ~ 6000 К їх граничний теоретичний ККД gt; 90%. У лабораторних умовах вже досягнуто ККД 40%, * а його збільшення до 50% видається цілком реальним.
Перетворення енергії в ФЕП засновано на фотовольтаїчному ефекті, який виникає в неоднорідних напівпровідникових структурах при впливі на них сонячного випромінювання.
Неоднорідність структури ФЕП може бути отримана легуванням одного і того ж напівпровідника різними домішками (створення pn переходів) або шляхом з'єднання різних напівпровідників з неоднаковою шириною забороненої зони - енергії відриву електрона з атома (створення гетеропереходів), або ж за рахунок зміни хімічного складу напівпровідника, що приводить до появи градієнта ширини забороненої зони (створення варізонних структур). Можливі також різні комбінації перерахованих способів.
Ефективність перетворення залежить від електрофізичних характеристик неоднорідною напівпровідникової структури, а також оптичних властивостей ФЕП, серед яких найбільш важливу роль відіграє фотопровідність. Вона обум...
