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Séance de cours

Thermocouples: Effet Seebeck

Dans cours

MICRO-330: Capteurs

Principes physiques et électronique utilisés dans les capteurs. Applications des capteurs. ...

Description

Cette séance de cours couvre l'effet Seebeck, qui est la force électromotrice apparaissant le long d'un conducteur soumis à un gradient de température. Il explique comment les coefficients Seebeck de différents matériaux créent une tension entre les conducteurs, l'importance de maintenir une température constante aux jonctions et l'utilisation de thermocouples pour la mesure de la température. La séance de cours traite également des conditions de compensation, des jonctions de référence et des principes derrière le passage du courant à travers les résistances pour la détection de la température.

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Enseignant·e·s (3)

Giovanni Boero

Herbert Shea

Philippe Renaud

Philippe Renaud is Professor at the Microsystem Laboratory (LMIS4) at EPFL. He is also the scientific director of the EPFL Center of MicroNanoTechnology (CMI). His main research area is related to micronano technologies in biomedical applications (BioMEMS) with emphasis on cell-chips, nanofluidics and bioelectronics. Ph. Renaud is invloved in many scientifics papers in his research area. He received his diploma in physics from the University of Neuchâtel (1983) and his Ph.D. degree from the University of Lausanne (1988). He was postdoctoral fellow at University of California, Berkeley (1988-89) and then at the IBM Zürich Research Laboratory in Switzerland (1990-91). In 1992, he joined the Sensors and Actuators group of the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) at Neuchâtel, Switzerland. He was appointed assistant professor at EPFL in 1994 and full professor in 1997. In summer 1996, he was visiting professor at the Tohoku University, Japan. Ph. Renaud is active in several scientific committee (scientific journals, international conferences, scientific advisory boards of companies, PhD thesis committee). He is also co-founder of the Nanotech-Montreux conference. Ph. Renaud is committed to valorization of basic research through his involvement in several high-tech start-up companies.

Source officielle

Concepts associés (14)

Thermoelectric effect

The thermoelectric effect is the direct conversion of temperature differences to electric voltage and vice versa via a thermocouple. A thermoelectric device creates a voltage when there is a different temperature on each side. Conversely, when a voltage is applied to it, heat is transferred from one side to the other, creating a temperature difference. At the atomic scale, an applied temperature gradient causes charge carriers in the material to diffuse from the hot side to the cold side.

Thermocouple

Un thermocouple, ou couple thermoélectrique (CTE), est, en physique, un couple de matériaux dont l'effet Seebeck, découvert en 1821 par le physicien allemand Thomas Johann Seebeck, est utilisé pour la mesure de la température. Ils sont bon marché et permettent la mesure dans une grande gamme de températures. La principale limite est la précision obtenue. Il est relativement difficile d'obtenir des mesures avec une incertitude inférieure à .

Thermoélectricité

La thermoélectricité est l'électricité générée par l'effet thermoélectrique, un phénomène physique présent dans certains matériaux, qui lie les flux de chaleur qui les traversent aux courants électriques qui les parcourent. Cet effet est à la base d'applications, dont très majoritairement la thermométrie, puis la réfrigération ( module Peltier) et enfin, très marginalement, la génération d'électricité (par « thermopile » ou « calopile »). Elle a été découverte puis comprise au cours du grâce aux travaux de Seebeck, Peltier ou encore Lord Kelvin.

Seebeck coefficient

The Seebeck coefficient (also known as thermopower, thermoelectric power, and thermoelectric sensitivity) of a material is a measure of the magnitude of an induced thermoelectric voltage in response to a temperature difference across that material, as induced by the Seebeck effect. The SI unit of the Seebeck coefficient is volts per kelvin (V/K), although it is more often given in microvolts per kelvin (μV/K). The use of materials with a high Seebeck coefficient is one of many important factors for the efficient behaviour of thermoelectric generators and thermoelectric coolers.

Générateur thermoélectrique

Un générateur thermoélectrique (GTE ou ) est une plaque comportant des semi-conducteurs et utilisant l'effet Seebeck pour produire de l'électricité en tirant parti de la différence de températures entre chaque face. Ce type de module est également utilisé pour le refroidissement thermoélectrique. On appelle l'effet utilisé, l'« effet Peltier–Seebeck », car il dérive des travaux du physicien français Jean-Charles Peltier et du physicien allemand Thomas Johann Seebeck.

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