Определение контактного электрического сопротивления в термоэлектрических модулях методом вариации высоты ветвей по рабочим характеристикам

Авторы

Воробьев Д. В.^*, Макаров П. Г.

Московский энергетический институт (национальный исследовательский университет), ул. Красноказарменная,14, Москва, 111250, Россия

*e-mail: vorobyevdv@mpei.ru

Аннотация

В статье представлены результаты экспериментального определения контактного электрического сопротивления «термоэлектрический материал-контактная площадка» (ТЭ материал-контактная площадка) в термоэлектрических модулях (ТЭМ) в рабочих режимах. Методика включает в себя определение контактного сопротивления в изотермическом режиме, двухэтапную обработку для исключения влияния джоулева нагрева и паразитной термоЭДС в измерениях. Построена конечно-элементная модель ТЭМ в программной среде COMSOL Multiphysics, учитывающая температурные зависимости свойств термоэлектрических материалов, электрическое сопротивление коммутационных контактов и определенное удельное электрическое сопротивление ТЭ материал-контактная площадка. Проведена экспериментальная верификация разработанной модели на образцах и сравнение с моделью без учета контактного сопротивления. 

Ключевые слова:

элемент Пельтье, термоэлектрический модуль, термоэлектрический охладитель, контактное сопротивление, COMSOL

Список источников

1. Vikhor L., Kotsur M. Evaluation of Efficiency for Miniscale Thermoelectric Converter under the Influence of Electrical and Thermal Resistance of Contacts // Energies. 2023. Vol. 16. pp. 4082. DOI: 10.3390/en16104082 
2. Liu W., Jie Q., Kim H.S. et al. Current progress and future challenges in thermoelectric power generation: From materials to devices // Acta Materialia. 2015. Vol. 87. pp. 357–376. DOI: 10.1016/j.actamat.2014.12.042 
3. Корчагин Е.П., Нагрешников Е.В., Штерн М.Ю. и др. Исследования факторов, влияющих на сопротивление контактов в термоэлементах // Известия вузов. Электроника. 2023. Т. 28, № 6. С. 773–783. DOI: 10.24151/1561-5405-2023-28-6-773-783 
4. Annapragada S.R., Salamon T., Kolodner P. et al. Determination of Electrical Contact Resistivity in Thermoelectric Modules (TEMS) from Module-Level Measurements. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. 2012. Vol. 2. № 6. pp. 1023–1030. DOI: 10.1109/TCPMT.2012.2183595 
5. Anatychuk L.I., Vikhor L.M., Mitskaniuk N.V. Contact resistance due to potential barrier at thermoelectric material – metal boundary // Journal of Thermoelectricity. 2019. № 4. pp. 74–88. 
6. Anatychuk L.I., Lysko V.V. Measurement of Electrical Contact Resistance of the «Metal – Thermoelectric Material» Structure Using the Peltier Effect // Journal of Thermoelectricity. 2024. № 1–2. pp. 34–45. DOI: 10.635 27/1607-8829-2024-1-2-34-45 
7. Kondratiev D., Yershova L. TE Coolers Computer Simulation: Incremental Upgrading of Rate Equations Approach. Proceedings // Sixth European Workshop on Thermoelectricity of the European Thermoelectric Society. Freiburg im Breisgau, (September 20–21, 2001).