PCB上的热EMF(塞贝克效应)


9

不良的PCB制造工艺/组装以及所使用的焊料类型会导致热EMF(PCB上的塞贝克)问题吗?是否受所用材料类型的影响?例如,电镀质量,过孔,使用不同的金属(例如金,锡,铜等)?

Answers:


9

塞贝克效应一直存在,并且与PCB制造工艺的质量无关。铜是铜,并表现出一定的塞贝克效应。

除非您有一个非常敏感的低电平模拟电路,否则在普通电路板上可以忽略塞贝克效应。

首先,要因塞贝克效应而产生电压偏移,必须有一个热梯度。不论温度如何,在相同温度下的整个PCB都不会引起偏移。

其次,即使整个板上存在热梯度,在任何铜走线环路上的失调都为0。沿梯度变化到不同温度所引起的任何偏移电压,都将由返回初始温度的反向梯度来抵消。

第三,由于塞贝克效应引起的偏移电压很小。铜产生约6.5 µV /°C的电流。即使电路板的一侧比另一侧的温度高50°C,也仅会引起325 µV的失调。同样,即使您愿意,您通常也感觉不到,因为这会在循环中抵消。

热电偶通过前后使用两种不同的材料来利用塞贝克效应。电压偏移看到在室温下是电子区别在于通过在所述温度差的两种材料之间产生。

考虑热塞贝克效应在电路板上的最常见原因是在设计热电偶接收器时。由于热电偶测量的是温度差,而不是绝对温度,因此您必须知道热电偶线连接到板上铜走线的结点温度。这两个结也需要处于相同温度。

在高精度热电偶接收器电路中,这通常是通过使两个结在物理上保持紧密并将铜条夹在它们之间来实现的。铜与结电绝缘,但应尽可能热连接。由于铜是良好的热导体,因此希望两个结点之间的温度非常接近,并且与板上的用作参考温度的绝对温度传感器的温度非常接近。


您需要两种不同的金属才能在其公共结处表现出塞贝克效应。汤姆森效应要小得多,可以在单一金属上工作。参见en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect#Seebeck_effect
hyportnex

@hyp:您需要两种不同的材料,以使Seebeck效果不会互相抵消,因此可以在相同温度下获得净电压。结仅连接两个导体。塞贝克效应发生在大部分材料中。它不是结的属性。
奥林·拉斯洛普

您能否在没有其他材料的结合的情况下证明塞贝克效应?我不这么认为。
hyportnex

@hyp:实际上有很多方法,例如电子束偏转。但是,使用两种不同的材料并不能证明效果在结点处。
奥林·拉斯洛普

7

是的,在尝试构建计量级仪器时可能会出现问题。

通常,在设计7位数字电表时,您会发现这些东西被Keithly和Keysight之类的人汗流where背,而电EMF确实很重要。

其他有趣的事物可能是热感应应力,导致振荡器改变频率,电容器获取电荷,在该空间中玩耍时需要担心的许多有趣事物。

通常,您会看到PCB上切有槽以限制泄漏(对于廉价板来说可能是一个更大的问题),而我在处理千兆欧阻抗时就已经这样做了。

过去,基于镉的焊料用于与铜的低热电动势连接,ROHS使得这种焊料比以前更加困难。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.