59.1 Beskrivelse Bildet under viser hvordan modellen tar seg ut slik den står i utstillingen.



Like dokumenter
Informasjon til lærer

For å forstå hvordan halvledere fungerer, er det viktig først å ha forstått hva som gjør at noen stoffer leder strøm, mens andre ikke gjør det.

Iskremmaskin IT Bruksanvisning

LABORATORIERAPPORT. Halvlederdioden AC-beregninger. Christian Egebakken

Forelesning nr.8 INF 1411 Elektroniske systemer. Dioder

ELEKTRISITET. - Sammenhengen mellom spenning, strøm og resistans. Lene Dypvik NN Øyvind Nilsen. Naturfag 1 Høgskolen i Bodø

Solenergi og solceller- teori

Forelesning nr.8 INF 1411 Elektroniske systemer

Forelesning nr.8 IN 1080 Elektroniske systemer. Dioder og felteffekt-transistorer

Bruksanvisning for Yoghurtmaskin CB-1004

Liberty Hanging Heater

Oppskrifter på fristende julegodteri

Dampkoker FF Bruksanvisning

Creativ Candles. Lysstøping NORSK BRUKSANVISNING. Produktnummer: 3041 Bruksanvisningens versjonsnummer: - 1 -

ELEKTRISK STRØM 2.1 ELEKTRISK STRØM ATOMER

Kap. 4 Trigger 9 SPENNING I LUFTA

Solceller. Josefine Helene Selj

Legeringer og fasediagrammer. Frey Publishing

BYGG ET FYRTÅRN FOR OG ETTERAREID

Forelesning nr.8 INF 1411 Elektroniske systemer. Dioder Praktiske anvendelser

Legeringer og fasediagrammer. Frey Publishing

Espresso maskin (cb 171)

Mandag Ledere: Metaller. Atomenes ytterste elektron(er) er fri til å bevege seg gjennom lederen. Eksempler: Cu, Al, Ag etc.

Elektrisk tørkeapparat for mat IT008231

Juicemaskin og blender

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 1. Et krystall er bygd opp av aggregat av atomer ordnet etter et regelmessig tredimensjonalt mønster.

VARMEPEIS. Elektrisk varmepeis MONTERING - OG BRUKSANVISNING V AC 50Hz W

WORKSHOP BRUK AV SENSORTEKNOLOGI

Dobbel frityrkoker. Bruksanvisning. Prod.nr. IT Les bruksanvisningen nøye og oppbevar den for senere referanse.

Elektriske kretser. Innledning

BRASIL. Forrett: Mandioca frita. Festmåltid: Forrett: Mandioca frita. Hovedrett: Feijoada Dessert: Sjokoladekake

Støvsuger 1600 watt. Bruksanvisning

Kan du se meg blinke? trinn 90 minutter

Transistorkretser Laboratorieeksperimenter realfagseminar Sjøkrigsskolen 15. November 2010

Matematikk 1P-Y. Teknikk og industriell produksjon

Aquaspeed strykejern

EKSAMEN. Emne: Fysikk og datateknikk

Espresso- (cb 176) Generelle sikkerhets instruksjoner. Sikkerhets instruksjoner for Espresso maskinen

1 Grunnkurs solceller (brekkasjeceller) Nils Kr. Rossing, Skolelaboratoriet ved NTNU

Fysikk og teknologi - Elektronikk Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

Fysikk og teknologi Elektronikk FYS ) Det betyr kjennskap til Ohms lov : U = R I og P = U I

Tirsdag r r

HÅNDBOK. Bruksanvisning terrassevarmer TV TV 2100 frittstående modell

Solceller. Manual til laboratorieøvelse for elever. Skolelaboratoriet for fornybar energi Universitetet for miljø- og biovitenskap

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 1. Et krystall er bygd opp av aggregat av atomer ordnet etter et regelmessig tredimensjonalt mønster.

Sammenhengen mellom strøm og spenning

Forelesning 8. CMOS teknologi

ADVARSEL! Pass på at ikke temperaturen stiger mer enn til 65 grader da kan den ta fyr. Dvs. ikke la det bli varmere enn at geleen akkurat smelter.

Brukerveiledning. Vannkoker. Instruksjoner for bruk. Vennligst ta vare på denne veiledningen for fremtidig referanse.

Energiband i krystallar. Halvleiarar (intrinsikke og ekstrinsikke) Litt om halvleiarteknologi

Varme innfrysning av vann (lærerveiledning)

Bratberg Kompaktbrygger

Ja takk, mer kake! Ritz-kake Ta med barna på blåbærtur i skogen, og disk opp med en himmelsk Ritz-kake som belønning til bærplukkerne.

Renseanlegg PATRONFILTER Partnerline art.nr Fabrikat: ASTRAL Modell: 00650

Halvledere. Vg1 Vg3 Antall elever: Maksimum 15 Varighet: 90 minutter. Passer for:

Vegetarbloggen.com. Mari Hult Jippi! Baking. uten egg

2. La det bli lys Ditt første Arduino program

Førebuing/ Forberedelse

Onsdag og fredag

Meir om halvleiarar. Halvleiarteknologi

Basis dokument. 1 Solcelle teori. Jon Skarpeteig. 23. oktober 2009

RH 160 BRUKSANVISNING FOR WILFA HÅNDMIKSER

Les bruksanvisningen nøye for å få mest mulig nytte av det nye produktet ditt!

Røyking og speking til hjemmebruk. Kaldrøyking (15-30 grader) Speking av kjøtt Spekepølser

Nøkler til Naturfag: Velkommen til kursdag 3!

Elevverksted Elektronikk Bruk av transistor som bryter

IKEA 365+ gryter og panner

Din veiledning til. Genotropin (somatropin, rbe) ferdigfylt injeksjonspenn

BRUKSANVISNING VIFTEOVN VT 2000E

150 OPPSKRIFTER FRA NESTLÉ

Valentinekake. Lokk/topping: 3 dl kremfløte 400 g marsipan eller ferdig marsipanlokk. Melisglasur (Royal icing): ½ eggehvite 2 dl melis

Installasjonsveiledning

Kaffe-Espresso-Bar. (cb 174) Generelle sikkerhets instruksjoner

Jordas energikilder. Tidevann. Solenergi Fossile. Vind Gass Vann Olje Bølger År

Linda Erikstad Hanna Kvalheim Grete Melå

Preparativ oppgave - Kaliumaluminiumsulfatdodekahydrat (Al-1)

BRUKER MANUAL. Sous Vide maskin V, 50Hz 800W

Søtsaker til jul. hos Bølgen og Moi Kristiandsand. Bølgen og Moi - Søtsaker i jul

Bruksanvisning for Calor panelovner

Returkrets Side: 1 av 5. Oljeprøver fra sugetransformatorer bør så langt det er mulig tas fra bunnen av oljetanken.

Register your product and get support at HP8605. Brukerhåndbok

Av Keith Harris BRUKERHÅNDBOK OG HURTIGVEILEDNING

Preparativ oppgave i uorganisk kjemi

Håndbok om. undersøkelser. Liv Oddrun Voll Gard Ove Sørvik Suzanna Loper

INSTRUKSJONSMANUAL. Great Northern Popcorn Skyline.

MONTERINGSANVISNING FOLIE

Solcellen. Nicolai Kristen Solheim

PARTIKKELMODELLEN. Nøkler til naturfag. Ellen Andersson og Nina Aalberg, NTNU. 27.Mars 2014

Møt vinteren med noe varmt i koppen marche-restaurants.com

Historien om universets tilblivelse

Sukkerfri karamellsaus laget med bare 3 ingredienser

Fra alkymi til kjemi. 2.1 Grunnstoffene blir oppdaget

MARSIPAN. FRISTELSER med tips, konfekt og lekre oppskrifter.

UNIVERSITETET I OSLO

V A N N R E N S I N G. Tilgang til rent vann gjennom kjemisk felling.

UNIVERSITETET I OSLO

Batteri. Lampe. Strømbryter. Magnetbryter. Motstand. Potensiometer. Fotomotstand. Kondensator. Lysdiode. Transistor NPN. Motor. Mikrofon.

908 Series Bar blender Operation Manual (2) Mélangeur de bar série 908 Manuel d utilisation (4) Mezcladora para bar 908 Manual de operación (6)

Register your product and get support at Straightener HP8339. Brukerhåndbok

Gassballong. alfaglig spesialis. alfag

Transkript:

59 TERMOGENERATOREN (Rev 2.0, 08.04.99) 59.1 Beskrivelse Bildet under viser hvordan modellen tar seg ut slik den står i utstillingen. 59.2 Oppgaver Legg hånden din på den lille, kvite platen. Hva skjer?

VITENSENTERET 59.3 Experimentarius forklarer Den lille, kvite platen er en keramikkplate. Modellen har egentlig to små kvite keramikkplater, som er koblet sammen med silisium-brikker. Hånden din har varmet opp den øverste platen. Strømledning lisium brikker Varm Kjølig P N P N P N P N Hånd Strømledning Kjøleribbe lisiumbrikkene er merket P og N. P-materialet har underskudd på elektroner, mens N- materialet har overskudd på elektroner. Forskjellen i temperatur mellom platene får elektroner til å vandre gjennom silisiumbrikkene, slik at det dannes elektrisitet som driver propell-motoren. På denne måten kan du bruke varme fra kroppen din til å produsere litt strøm. 59.4 Forklaring En termogenerator kan brukes til å demonstrere energiomsetning og forskjellige energiformer på en illustrativ måte. Modellen består av en kjøleribbe hvor det er montert et Peltierelement. Når den ene siden av elementet avkjøles av kjøleribben og den andre siden varmes opp av en hånd, produseres strøm som driver en liten motor. Strømuttak Kjøleflate Peltierelement Kjøleribbe Figur 59.1 Termogenerator

Som vist i Figur 59.1 består termogeneratoren av et Peltierelement som er montert på en kjøleplate. Et Peltierelement består av n- og p-dopede silisiumstaver som er koblet i serie. I vår termogenerator er 72 silisiumstaver sammenkoblet med metallbroer som vist på Figur 59.2. Ledning (strømavtapping) Ledning (strømavtapping) P N P N P N P N Varmeførende lag Metallbro Figur 59.2 De dopede silisiumstavene er seriekoblet ved hjelp av metallbroer. Som en ser av figuren, er silisiumstavene montert mellom to keramiske plater. Ved å la de to platene ha forskjellig temperatur vil hvert element i koblingen gi en liten spenning. På grunn av seriekoblingen av elementene vil selv små temperaturforskjeller gi betydelige termospenninger. Doping av silisium lisium er et stoff som det finnes mye av i naturen, det er faktisk et av de vanligste. Dette benyttes i dag i stor grad til framstilling av elektroniske komponenter som f.eks. transistorer. Disse komponentene kalles også halvledere, siden de hverken er gode ledere eller gode isolatorer, men noe midt imellom. Halvlederindustrien framstiller svært rene krystaller av silisium. Disse krystallene gros og renses i store ovner. I dag kan slike krystaller være inntil 30cm i diameter og over en meter lang.

Disse lange sylindriske krystallene skjæres opp i skiver som er basis for framstilling av transistorer og integrerte kretser. lisium er i seg selv isolerende. Dvs alle elektroner i ytre skall hos atomet er bundet i krystallstrukturen. Ved dopingen tilføres krystallet forurensende atomer, f.eks. Arsen, som har et elektron mer i ytre skall enn silisium. Dermed blir det et overskudd av elektroner i den dopede strukturen som vist på Figur 59.3. In Ar manglende fritt elektron elektron Forurenset av Indium Underskudd av elektroner Ren krystall struktur Akkurat nok elektroner Forurenset av Indium Overskudd av elektroner P-dopet krystall Nøytralt krystall N-dopet krystall Figur 59.3 Doping av silisium Dopingen kan variere, men er normalt relativt svak i en halvleder. Typisk er det bare ett forurensende atom pr. 1 million silisium atomer. 59.5 Bruksområder Dersom termogeneratoren tilføres strøm, vil det skapes temperaturforskjell mellom kjøleplata og toppen av termogeneratoren. Avhengig av hvilken vei strømmen går, dvs hvilken vei spenningen tilkobles elementet, vil det bli henholdsvis varmt eller kaldt. Når det går strøm i elektroniske komponenter (transistorer, intergrerte kretser eller mikroprosessorer) blir de varme, enkelte ganger kreves avkjøling for å hindre at komponentene blir ødelagt. I slike tilfeller kan Peltierelementer benyttes til avkjøling. I andre tilfeller krever elektroniske komponenter en stabil temperatur (f.eks. stabile frekvensoscillatorer). I slike tilfeller kan elementet benyttes dels til å varme og dels kjøle ned komponentene, og på den måten stabilisere temperaturen på ønsket temperatur. 59.6 Prosjektoppgaver Følgende gir noen forslag til prosjektoppgaver: 1. Peltierelementet Koble en motor med propell til termogeneratoren og sett et metallbeger med kaldt vann på toppen av generatoren. Alt ved en temperaturforskjell på 5-6 grader mellom det kalde vannet og temperaturen på kjøleribben, vil generatoren gi tilstrekkelig strøm til å bevege propellen.

Dersom vannet i begeret varmes opp, vil en registrere hvordan omdreiningstallet og dreieretningen endres med stigende temperatur. Stor termospenning kan oppnåes dersom en setter kjøleribbene i vannbad med varmt vann, og samtidig avkjøler den andre plata med tørris. Under slike forhold kan en få en glødelampe på 1.5V og 90mA til å lyse. Legg en dråpe vann på toppen av termogeneratoren og sett strøm på ledningene. Strømmen må ikke overskride 6A som oppnås med en spenning på ca 8,6V. Om vannet vil koke eller fryse avhenger av retningen til spenningen. 2. Dyrking av krystaller Dyrking av krystaller er en spennende aktivitet som kan gi meget vakre resultater. llisiumbrikkene benyttet for å framstille Peltierelementer og halvledere (transistorer, dioder og integrerte kretser) er avhengig av dyrking av rene krystaller. Prosjektet skulle derfor gi et visst inntrykk av hvordan framstilling av slike foregår. En vil også oppdage hvor vanskelig det er å framstille helt rene krystaller, som er en forutsetning for å oppnå et halvledermateriale som kan brukes til elektroniske komponenter. Vi vil her ganske kort beskrive en metode for å dyrke krystaller. For en fyldig beskrivelse, henvises til: A. Holden, Krystallenes verden, Gyldendals Kvantebøker 1962 (kan lånes på Folkebiblioteket i Trondheim) Følgende framgangsmåte anbefales: 1. Kjøp minimum 150g Kaliumaluminiumsulfat - dodecahydrat (eller benevnt Alun - KAl(SO 4 ) 2, 12H 2 O) på apoteket. 2. Hell opp 1/2 liter vann i en gryte og tilsett 100g Alun. 3. Varm opp blandingen under omrøring til all Alunen har løst seg opp. 4. Hell oppløsningen over i et rent Norgesglass. 5. Deretter drysses noen korn av det Alunet, som ikke er benyttet, opp i oppløsningen før lokket settes på. 6. La oppløsningen stå et par dager på et sted med jevn temperatur (romtemperatur). 7. Når væsken har stått, helles oppløsningen over i et nytt Norgesglass, samtidig som en sørger for at de utfelte krystallene ikke blir med over i det nye glasset. 8. Held ca 10% av vesken over i en liten glass-skål og sett denne på et rolig sted. Skålen skal ikke tildekkes. Etter en tid vil det danne seg små krystaller på bunnen av skålen. Krystallene pirkes forsiktig løs fra bunnen før de har klart å vokse sammen. Dersom det er vanskelig å få skilt ut krystallkim, skal en drysse noen få korn Alun opp i skålen. Disse krystallkimene skal brukes som kim for å dyrke de større krystallene. Det er vikig at kimene har en størrelse på minimum 2mm, og har en regelmessig form. 9. Ta nå oppløsningen som ble satt til side. Ta av lokket og lag et dekke av stoff som ikke loer. Dette skal dekke glasset under selve groprosessen. Bruk et gummistrikk for å holde stoffet på plass. Grunnen til at en benytter et stoff som lokk, er at vi ønsker en jevn avdampning uten at for mye støv faller ned i oppløsningen. Dersom nye kim er

skilt ut i oppløsningen, kan en varme den forsiktig, slik at alt Alunet er oppløst når krystallkimen sette ned i oppløsningen. Husk å kjøl av oppløsningningen før kimen monteres. 10. Ta et godt krystallkim og bind en tynn tråd omkring det som vist i figuren under. 11. Lag så en opphengningsmekanisme ved hjelp av en ståltråd, som vist på tegningen under, og senk krystallen ned i oppløsningen. 12. Når så krystallen er senket ned i glasset, settes tøylokket på, og glasset settes til side på et sted som har så konstant temperatur og fuktighet som mulig. Poenget er at avdampingen fra oppløsningen skal skje mest mulig jevnt. Etterhvert som avdampingen skjer, vil det overskytende stoffet skilles ut på kimen som langsomt vokser. Bildet under viser hvordan resultatet kan bli.

13. Oppbevaring av krystaller gjøres tørt. Det kan også være viktig å unngå å berøre de plane overflatene, da disse lett kan bli matte. Den anbefalte boka inneholder flere oppskrifter på blandinger som gir krystaller av forskjellig form. 59.7 Litteratur For dyrking av krystaller anbefales referanse [83] på det varmeste.