學生主要的工作是架設一套自化量測熱電力的系統，熱電力系統的原理主要來自Seebesk效應，此效應的主要是說明熱與電之間的轉換機制，這個原理有兩個運用，一個是溫度量測;另一是熱電材料。溫度量測方面使用在熱電偶感測元件上，也在本實驗使用到，而由於現在熱電材料的效率只有5%，所以運用在熱電系統方面上並不多。在超導體方面當Tc發生時Seebeck係數會趨近於零，此現象也拿來做系統的校正，所以在一般測量樣品的超導態除了電阻系統之外，熱電力系統也可提供其他方面的訊息。

架設所需的儀器包括了數位奈米電壓錶、電流源、溫控器與冷卻系統，控制方面使用LabView與C程式語言作系統整合與數據分析，基座的部分也是一個重要的環節，學生改變了基座方向、加熱器與黏置方法，使系統在運作時會更穩定。

My main subject is to set up a measuring system of TEP(Thermoelectric Power) which the theory was based on Thomas Seebeck effect, mechanism of the translation between thermal energy and electricity. There are two applications of thermoelectric power. One is temperature dependent measurement which is applied on thermal couple sensor; another one is to study the thermoelectric materials. The Seebeck coeifficient is approached to zero when superconductivity was occurred, also the calibration of the obtained value and offers essential information of carriers.

The hardware of thermoelectric power measuring system consists of Digital NanoVoltmeter、Programmable current Source、Temperature controller and Cryogenic compressor system. In the software, we use LabView to control the integral system and analyze the obtained data. For the whole system, it is vital to find a suitable compositions of sample holder、heater and pasted way of sample.

摘要.....................................................I

目錄..............................................Ⅲ

圖表目錄......................................... Ⅴ

第一章 前言............................................. 1

第二章 理論............................................. 2
2.1 熱電力基礎原理................................2
2.2 熱電力物理性質................................4
2.3超導體材料在熱電力的研究...................... 8
2.4巨磁阻材料在熱電力的研究…………………………… 9

第三章 實驗方法........................................11
3.1 熱電力量測...................................11
3.2 樣品備置....................................14
3.3 量測系統.....................................18

第四章 量測結果與分析.............................24

第五章 結論.......................................26

參考文獻.................................................28





















圖表目錄

圖2-1 Seebeck效應示意圖................................30

圖2-2 Seebeck原理示意圖(a)金屬棒兩端溫度不同(b)兩端在非平衡狀態下自由電子分部情形(c)電子平衡時出現的Seebeck電位圖形......................................... 31

圖2-3 Peltier效應示意圖................................ 32

圖 2-4 (a)在開放迴路單一導體的對稱性溫度梯度(b)在封 閉迴路單一導體中由Thomson效應產生的非對稱性度梯度. 33

圖2-5 (a)兩個聲子碰撞結合產生第三個不同能量聲子(b)正常的作用其K值變化小於π/a(c)Umklapp process其作用後........................................34

圖2-6 金、銀與銅的熱電力曲線............................35

圖2-7 Y1-xprxBa2Cu4O8與Y1-xprxBa2(Cu1-yZny)4O8(a)電阻圖(b)熱電力圖………………………………………………………. 36

圖2-8 Y1-xCaxBa2Cu4O8(a)電阻圖(b)熱電力圖………………… 37

圖2-9 La1.4(Sr1-yCay)1.6MnO7(a)電阻圖(b)熱電力圖…………… 38

圖3-1 (a)加熱器放置在銅塊內(b)加熱器與樣品直接加熱......39

圖3-2 基本熱電迴路，其中B表示銅線A表示是樣品本身......40

圖3-3 量測流程圖....................................... 41

圖3-4 系統示意圖....................................... 42

圖3-5 銅熱電力曲線與轉換方程式曲線..................... 43

圖3-6 (a)線材(b)點焊機................................. 44

圖3-7 熱電偶........................................... 45

圖3-8 原舊型基座示意圖................................. 46

圖3-9 新型基座示意圖................................... 47

圖3-10 薄型電阻........................................ 48

圖3-11 銅與銅镍合金熱電偶範例電路圖(b)實際運用電路......49

圖3-12 各種形式熱電偶電壓依溫度曲線圖.................. 50

圖3-13 Type E溫度相依電壓曲線與轉換方程式曲線.......... 51

圖3-14 低溫冷卻系統.................................... 52

圖3-15 (a) Rh/Fe sensor (b)杜瓦瓶.......................53

圖 3-16 (a)加熱測試面板(b)主要控制面板..................54

圖3-17 交流四點探針示意圖.............................. 55

圖3-18 電阻量測流程圖.................................. 56

圖3-19 布拉格繞射示意圖 Bragg Law：2dSinθ=nλ........... 57

圖3-20 X-ray繞射示意圖................................. 57

圖4-1 電阻圖.......................................... 58

圖4-2 X-ray圖.........................................59

圖4-3 Seebeck係數.....................................60

圖4-4 連接示意圖(a)單端加熱(b)雙端加熱................. 61

圖4-5 (a)單端加熱向量表示(b)雙端加熱向量表示........... 62

表1 比較兩種方法的優缺點................................ 63

表2 為新舊樣品尺度...................................... 63

表3 各種類熱電偶的組合線材.............................. 64

表4 熱電壓對照溫度的轉換表.............................. 65

表5 溫度對照電阻........................................ 68

附錄 一 程式

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