Når strømmen går gjennom, kan nesten alle ledere generere varme. Imidlertid er ikke alle ledere egnet for varmeelementer. Det kreves riktig kombinasjon av elektriske, mekaniske og kjemiske egenskaper. Følgende er noen av funksjonene som er viktige for design av varmeelementer.
Resistivitet: For å generere varme må varmeelementet ha tilstrekkelig motstand. Motstanden kan imidlertid ikke være høy nok til å bli en isolator. Motstand er lik resistivitet multiplisert med lederlengde delt på ledertverrsnitt. For et gitt tverrsnitt, for å oppnå en kortere leder, brukes et materiale med høy resistivitet.
Varmeelement Motstand, lengde, tverrsnittsfunksjon av forholdet
Oksidasjonsmotstand: Varme akselererer vanligvis oksidasjonen av metaller og keramikk. Oksidasjon forbruker varmeelementet, reduserer kapasiteten eller skader strukturen. Dette begrenser levetiden til varmeelementet. For metallvarmeelementer dannes legeringer med oksider, som hjelper til med å motstå oksidasjon ved å danne et passiveringslag. For keramiske varmeelementer er beskyttende antioksidasjonsskala av SiO2 eller Al2O3 den vanligste. Typer varmeelementer som ikke er egnet for bruk i oksiderende miljøer, for eksempel grafitt, er mest brukt i vakuumovner, eller ovner som inneholder ikke-oksiderende atmosfæregasser som H2, N2, Ar eller He, der det ikke er luft i varmekammeret.
Temperaturkoeffisient for motstand: Merk at resistiviteten til materialet endres med temperaturen. I de fleste ledere øker motstanden når temperaturen øker. Dette fenomenet påvirker noen materialer mer uttalt enn andre. Høytemperaturmotstandskoeffisienten brukes hovedsakelig i termiske applikasjoner. Ved feber er det vanligvis å foretrekke å bruke en lavere verdi. Selv om endringer i motstand kan forutsies nøyaktig i noen tilfeller, er det nødvendig med en kraftig økning i motstand for å gi mer kraft. For å tilpasse systemet til skiftende resistivitet, brukes kontroll- eller tilbakemeldingssystemer.
