TE (Thermoelement)

Thermoelemente (TE) sind im Gegensatz zu den passiven Thermistoren Sensoren, die bei Temperaturänderungen Spannung erzeugen.

Prinzipieller Aufbau eines Thermoelements

Sie basieren auf dem so genannten Seebeck-Effekt, der besagt, dass an der Kontaktstelle zwischen zwei verschiedenen, sich berührenden Metallen, eine Kontaktspannung entsteht. Diese Kontaktspannung wird durch die Ladungsverschiebung zwischen den zwei Metallen hervorgerufen und heißt Thermospannung, da sie direkt abhängig ist von der Temperatur an der Kontaktstelle.

Thermoelektrische Spannungen von verschiedenen Metallen

Die Ladungsverschiebung ist durch die elektromotorische Kraft (EMK) in den metallischen Leitern bedingt. Die EMK ist materialabhängig und entsteht sobald in einem metallischen Leiter ein Temperaturgefälle vorhanden ist. Bei zwei verschiedenen Materialien entsteht somit eine temperaturabhängige Potentialdifferenz. Am Beispiel von Zinn und Nickel würde eine Thermospannung von 4,9 x 10exp-6 V/K entstehen, und damit bei Raumtemperatur von 20 °C eine Thermospannung 1,44 mV.

Der Seebeck-Effekt ist im Prinzip die Umkehrung des Peltier-Effektes, der in Peltier-Elementen zur Abführung von Wärme benutzt wird.

Temperatur- und Spannungsbereiche für verschiedene Thermoelemente

Thermoelemente erzeugen an der Verbindungsstelle der beiden Metalle thermoelektrische Spannungen, die nur einige Mikrovolt klein und temperaturabhängig sind. Da jedes Metall und demzufolge jede Kombination zweier Metalle eine andere Spannung erzeugt, gibt es eine von DIN standardisierte thermoelektrische Spannungsreihe über die die Thermospannung ermittelt werden kann.