Entwicklung und Validierung eines Messsystems zur vollständigen Charakterisierung thermoelektrischer Materialien: Wärmeleitfähigkeit, Seebeck-Koeffizient, [...] / Dennis Drude. Paderborn, 2025
Inhalt
- 1 Einleitung
- 2 Grundlagen
- 2.1 Temperatur und Wärme
- 2.1.1 Wärmeleitung
- 2.1.2 Wärmewiderstand
- 2.1.3 Wärmestrahlung
- 2.1.4 Konvektion
- 2.1.5 Thermischer Kontakt
- 2.2 Elektrische Leitung
- 2.2.1 Maxwell-Gleichung
- 2.2.2 Das Ohm’sche Gesetz
- 2.2.3 Elektrischer Widerstand
- 2.2.4 Elektrische Kontakte
- 2.2.5 Kontaktspannung
- 2.3 Thermoelektrizität
- 2.3.1 Seebeck-Effekt
- 2.3.2 Peltier-Effekt
- 2.3.3 Thomson-Effekt und Joulesche Wärme
- 2.3.4 Thomson-Relationen
- 2.3.5 Der absolute Seebeck-Koeffizient
- 2.4 Thermoelektrischer Generator
- 2.5 Messmethoden
- 3 Messsystem
- 3.1 Messstapel
- 3.2 Abmessungen
- 3.3 Messgeräte und Steuerung
- 3.4 Messdatenauswertung
- 3.5 Probenvorbereitung
- 3.6 Nickel-Galvanisierung
- 4 Methodik
- 4.1 Temperatur
- 4.2 PI-Regelkreis
- 4.3 Gleichgewichtszustand
- 4.4 Wärmeleitfähigkeit
- 4.5 Elektrische Leitfähigkeit
- 4.6 Seebeck-Koeffizient
- 4.7 Messprotokoll
- 4.8 Fehlerfortpflanzung
- 5 Numerische Modellierung
- 6 Experiment
- 7 Diskussion
- 7.1 Wärmeleitfähigkeit
- 7.2 Seebeck-Koeffizient
- 7.3 Elektrische Leitfähigkeit
- 7.4 Systematische Fehler
- 7.4.1 Reproduzierbarkeit des Drucks auf den Messstapel
- 7.4.2 Druckabhängigkeit der Materialeigenschaften
- 7.4.3 Parasitäre Wärmeströme
- 7.4.4 Bestimmung der Offset-Wärmeströme
- 7.4.5 Kontaktierung der Probe
- 7.4.6 Annahme konstanter Materialeigenschaften 𝝀 und 𝑺 für ,𝑻-𝒎.±𝚫,𝑻-𝟐,𝟑./𝟐
- 7.4.7 Annahme von Literaturwerten
- 7.4.8 Temperaturregelung
- 7.4.9 Parasitäre Strompfade
- 7.4.10 Alterungseffekte
- 7.4.11 Homogenität der Materialeigenschaften
- 7.4.12 Aufheizen der Messkammer
- 7.4.13 Peltier-Effekt bei der 4-Punkt-Messung
- 7.4.14 Nicht simultane Messung der Spannungen
- 8 Zusammenfassung und Ausblick
- 9 Literaturverzeichnis
- 10 Publikationsliste
- 11 Danksagung
- 12 Selbstständigkeitserklärung