Двойной анизотропный короткозамкнутый термоэлемент
Недостатком короткозамкнутых термоэлементов есть бесполезные потери теплового потока, текущего по замыкающим проводникам. Этот недостаток устраняется, если вместо замыкающих проводников использовать вторую пластину с анизотропной электропроводностью. Схема термоэлемента приведена на рис.1.24.
Термоэлемент состоит из двух брусков, изготовленных из термоэлектрического материала n и p - проводимости. Материалы обладают анизотропией электропроводности a n, а 2n2), а (р, а 2p) . Материалы в брусках ориентированы таким образом, чтобы кристаллографические оси х1 и х2 составляли углы фп и фр, соответственно, отличные от 0 и л/2. Величина углов выбирается такой, чтобы достигнуть максимальной эффективности термоэлемента. На верхних и нижних гранях брусков размещены электрические контакты. Они соединены между собой проводниками, как показано на рис.1.24. Проводники и бруски образуют замкнутую электрическую цепь. Если между верхними и нижними гранями брусков создать разность температур Тх-Тг, то по замкнутой цепи потечет электрический ток. Векторы плотности электрического тока в брусках параллельны оси у, а векторы напряженности электрического поля из-за анизотропии электропроводности будут под углами ап и ар. Составляющие напряженности электрического поля Snx и 8пу создают в брусках поперечные термоЭДС, которые при замыкании внешней цепи возбуждают в ней электрический ток. Следует позаботиться, чтобы поперечные термоЭДС в брусках были одинаковые по величине, или чтобы к каждому из брусков была подключена отдельно оптимальная внешняя электрическая нагрузка.
В таком термоэлементе проводники, замыкающие верхние грани брусков, и проводники, замыкающие нижние грани брусков, находятся при одинаковых температурах Т1 и Т2, соответственно. Поэтому через проводники не протекают тепловые потоки и, соответственно, отсутствуют потери тепла через них.
Термоэлемент был предложен Анатычуком [19], изучен совместно Анатычуком и Разиньковым.