Глава IV. ТЕРМОГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
Как указывалось выше, температура на холодном спае термоэлемента при оптимальном токе и отсутствии тепловой нагрузки зависит от температуры горячих спаев и величины
используемого вещества. В теллуриде висмута, который
пока является лучшим материалом для охлаждающих термоэлементов, с понижением температуры уменьшается значение
что в свою очередь влечет за собой уменьшение перепада температур, обеспечиваемого термоэлементом. Как более подробно будет сказано ниже (ч. II, гл. I, § 2), при температуре горячих спаев в —120°С перепад температур на термоэлементе практически равен нулю. В связи с этим в последние годы в литературе широко обсуждается вопрос о возможности практического использования некоторых термогальваномагнитных эффектов для целей глубокого понижения температуры.
§ 1. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Как указывалось выше, эффективность полупроводниковых сплавов на основе теллуридов висмута падает с понижением температуры горячих спаев термоэлемента, и они оказываются непригодными для целей глубокого охлаждения. Исследования сплавов висмут—сурьма показали, что они в области низких температур обладают необходимыми термоэлектрическими свойствами. Так, например, при температурах ниже 220° К сплав, состоящий из 95%
висмута и 5%
сурьмы, по своей эффективности превосходит сплавы на основе теллуридов висмута. При температуре 300° К величина
для указанного выше сплава равна
в то же время при температуре жидкого азота (77° К) величина
увеличивается до
(рис. 9). Небезынтересно отметить, что при температуре 77° К величина
для висмут-сурьмянистых сплавов в довольно широком интервале незначительно зависит от состава сплава (рис. 10).
Расчетные перепады температур, которые может обеспечить термоэлемент из
-ветвь) и
при различных температурах горячего спая, приведены на рис. 11. Из хода кривой видно, что при 100° К термоэлемент может обеспечить дополнительное понижение температуры на 10°.
При работе термоэлемента в области сверхнизких температур (5—10° К) в качестве одной из ветвей возможно использовать металл, находящийся при этой температуре в сверхпроводящем состоянии. В этом случае величина
такого термоэлемента будет определяться только параметрами второй несверхпроводящей ветви.
Рис. 9. Зависимость величины
для сплава 95%
от температуры (градиент температур вдоль тройной оси кристалла).