功能材料—碲化铋
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材料之一。现在已经被广泛的应用于我们生活的各个角落。
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5
1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝 的两头各接一根铋丝，在将两根铋
热电现象
丝分别接到直流电源的正负极上，
通电后，发现一个接头变热，另一
个接头变冷。这说明两种不同材料
组成的电回路在有直流电通过时，
两个接头处分别发生了吸放热现象。 热电制冷又称作温
铋
• 导电导热性差；
• 由液态到固态时体积增大。铋在 红热时与空气作用；铋可直接与
硫、卤素化合；不溶于非氧化性
酸，溶于硝酸、热浓硫酸。铋可
制低熔点合金，用于自动关闭器
或活字合金中；碳酸氧铋和硝酸
自然态的铋
氧铋用作药物；氧化铋用于玻璃、 陶瓷工业中。
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3
当碲和铋相化合时
铋
性脆，导电和导 热性都较差的银 白色金属
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9
热电制冷 器的研究
• 较好的温差电材 料应有较小的热 导率，使得能量 能保持在接头附 近，还要求电阻 较小，使产生的 焦耳热小。
• 这几个性质的要 求可由“热电优 值”(Figure of merit)描述，
其定义为： Z=α2σκ，（α和σ 分别为塞贝克系 数和电导率，κ为 热导率）
主要用来添加到钢材中以增加延性，电镀
液中的光亮剂、石油裂化的催化剂、玻璃
着色材料，以及添加到铅中增加它的强度
碲
和耐蚀性。
它是一种非金属元素，可它却有十分良好 的传热和导电本领。碲和它的化合物是一 种半导体材料。
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2
铋为有银白色光泽的金属，质脆易粉碎；熔 点271.3°C，沸点1560°C，密度9.8克/厘米 3；
这就是热电制冷的依据。
差电制冷，或半导
体制冷，它是利用
塞贝克（S来自百度文库eback）效应（第一 热电效应）
帕尔帖效应（第二热电效应）
热电效应（即帕米 尔效应）的一种制 冷方法。
汤姆逊效应（第三热电效应）
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6
塞贝克（Seeback）效应（第一热电效 应）
塞贝克（Seeback）效应，它是指由于两种不同电导体 或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热 电现象。
材料的塞贝克效应的大小，用温差电动势率α表示。 材料相对于某参考材料的温差电动势率为
由两种不同材料p、n所组成的电偶，它们的温差电动
势α pn等于α p与α n之差，即
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7
帕尔帖效应（第二热电效应）
•因电此流流，过半两导种不体同电导子体的制冷的18效37果年就，俄主国要物取理决学于家 电势界量这荷差面，就载。时 或 是体纯，向帕将外尔运金从界帖动属外放效的的界出应吸热。两 导收量种 热热。材 导料 电楞流的 性的次能 能方（极 好向L差，e决n，但z定）即制了发热冷是现吸电效，收电 率电•经物体电处势低过理中荷于，（解 运 载 不多可不释动体同次：形在的以到试电成不能成1%荷电同级验功载流的，），体。材当的。科在由料它用半导于中从学来导家做体发还（流系小材现是制的数型料：产冷大成的具P生）小为型热有热 量 成 “半电极量 的 正 帕导制高， 多 比 尔体冷发 少 ， 贴的热 与 比 系器热电 例 数。”
在50年代至60年代的热电材料研究热潮期间，
对所有当时已知的半导体，半金属和许多合金
的热电性能都进行了研究，发现室温下最好的
热电材料是Bi2Te3及其固溶体合金，它的无量
纲ZT值（T为绝对温度）约为1，用其制成的制
冷器件的效率大约只有家用氟利昂压缩机制冷
效率的三分之一，这使得热电材料的研究转入
低潮有三十多年。
以热的形式吸收或放出。 T感—谢下载—结点处的温度
8
优点
1、 不需要任何制冷剂，没有污染源没有旋转部件， 工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。
2、 既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高， 但制热效率很高，永远大于1。 3、通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控 制
4、 热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端 散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟， 制冷片就能达到最大温差。
（高B能i2级Te向3低-S能b2级-运Te动3）时，和N型帕半尔导帖体系（数πB：i2Te3B点i便反动2处-释，时S表e放 从 ，3现出低从）多能外出的余级界明的向吸热显能高收电量能能的势；级量制。相运差冷最效大式果，中。应πI=—d用—Q中/流Id能经T 够导体在的接电
能量在两材料的交界面处 流，单位为A。
功能材料—碲化铋 Bi2Te3
组员：杨志翔，汪可，陈俊
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1
在一般状况下有两种同素异形体，一种是 晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆，
是与锑相似的；另一种是无定形粉末状， 呈暗灰色。密度中等（6.240 g/cm3）， 熔、沸点较低（449.6 ℃、989.9 ℃)。
碲
碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧 化碲；可与卤素反应，但不与硫、硒反应。 溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。
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10
目前对碲化铋基热电材料的研究
1949年，苏联的Ioffe院士提出了半导体温差电 的理论，同时在实际应用方面做了很多工作， 到了50年代末期，Ioffe及其同事从理论和实验 上证明利用两种以上的半导体形成固溶体，可 使κσ减小，并发现了热电性能较高的制冷和发 电材料，如Bi2Te3、PbTe、SiGe等固溶体合金， 展示了通过新材料的研究开发实现热电性能提 高的前景。
5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电 6、 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小， 但用并联的方法组合成电堆，功率就可以做的很 大
7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负 温度130℃都可以实现。
热电
制冷器
半导体制冷片 （TE）也叫 热电制冷片， 是一种热泵， 它的优点是没 有滑动部件， 并且可以很方 便的在制冷制 热之间转换。 应用在一些空 间受到限制， 可靠性要求高， 无制冷剂污染 的场合。
碲
有十分良好的传热和导 电本领的非金属
生成Bi2Te3，并且产生很多神
奇的性能。
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4
碲化铋——简介
碲化铋是一种灰色的粉末，分子式为Bi2Te3。
碲化铋具有较好的导电性，但导热性较差。是个半导 体材料。
那么什么是 碲化铋最主要的应用是 作为一种热电材料
热电材料呢？ Bi2Te3化合物及其固溶体合金是研究最早也是最成熟的热电
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5
1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝 的两头各接一根铋丝，在将两根铋
热电现象
丝分别接到直流电源的正负极上，
通电后，发现一个接头变热，另一
个接头变冷。这说明两种不同材料
组成的电回路在有直流电通过时，
两个接头处分别发生了吸放热现象。 热电制冷又称作温
铋
• 导电导热性差；
• 由液态到固态时体积增大。铋在 红热时与空气作用；铋可直接与
硫、卤素化合；不溶于非氧化性
酸，溶于硝酸、热浓硫酸。铋可
制低熔点合金，用于自动关闭器
或活字合金中；碳酸氧铋和硝酸
自然态的铋
氧铋用作药物；氧化铋用于玻璃、 陶瓷工业中。
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当碲和铋相化合时
铋
性脆，导电和导 热性都较差的银 白色金属
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9
热电制冷 器的研究
• 较好的温差电材 料应有较小的热 导率，使得能量 能保持在接头附 近，还要求电阻 较小，使产生的 焦耳热小。
• 这几个性质的要 求可由“热电优 值”(Figure of merit)描述，
其定义为： Z=α2σκ，（α和σ 分别为塞贝克系 数和电导率，κ为 热导率）
主要用来添加到钢材中以增加延性，电镀
液中的光亮剂、石油裂化的催化剂、玻璃
着色材料，以及添加到铅中增加它的强度
碲
和耐蚀性。
它是一种非金属元素，可它却有十分良好 的传热和导电本领。碲和它的化合物是一 种半导体材料。
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2
铋为有银白色光泽的金属，质脆易粉碎；熔 点271.3°C，沸点1560°C，密度9.8克/厘米 3；
这就是热电制冷的依据。
差电制冷，或半导
体制冷，它是利用
塞贝克（S来自百度文库eback）效应（第一 热电效应）
帕尔帖效应（第二热电效应）
热电效应（即帕米 尔效应）的一种制 冷方法。
汤姆逊效应（第三热电效应）
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6
塞贝克（Seeback）效应（第一热电效 应）
塞贝克（Seeback）效应，它是指由于两种不同电导体 或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热 电现象。
材料的塞贝克效应的大小，用温差电动势率α表示。 材料相对于某参考材料的温差电动势率为
由两种不同材料p、n所组成的电偶，它们的温差电动
势α pn等于α p与α n之差，即
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7
帕尔帖效应（第二热电效应）
•因电此流流，过半两导种不体同电导子体的制冷的18效37果年就，俄主国要物取理决学于家 电势界量这荷差面，就载。时 或 是体纯，向帕将外尔运金从界帖动属外放效的的界出应吸热。两 导收量种 热热。材 导料 电楞流的 性的次能 能方（极 好向L差，e决n，但z定）即制了发热冷是现吸电效，收电 率电•经物体电处势低过理中荷于，（解 运 载 不多可不释动体同次：形在的以到试电成不能成1%荷电同级验功载流的，），体。材当的。科在由料它用半导于中从学来导家做体发还（流系小材现是制的数型料：产冷大成的具P生）小为型热有热 量 成 “半电极量 的 正 帕导制高， 多 比 尔体冷发 少 ， 贴的热 与 比 系器热电 例 数。”
在50年代至60年代的热电材料研究热潮期间，
对所有当时已知的半导体，半金属和许多合金
的热电性能都进行了研究，发现室温下最好的
热电材料是Bi2Te3及其固溶体合金，它的无量
纲ZT值（T为绝对温度）约为1，用其制成的制
冷器件的效率大约只有家用氟利昂压缩机制冷
效率的三分之一，这使得热电材料的研究转入
低潮有三十多年。
以热的形式吸收或放出。 T感—谢下载—结点处的温度
8
优点
1、 不需要任何制冷剂，没有污染源没有旋转部件， 工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。
2、 既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高， 但制热效率很高，永远大于1。 3、通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控 制
4、 热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端 散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟， 制冷片就能达到最大温差。
（高B能i2级Te向3低-S能b2级-运Te动3）时，和N型帕半尔导帖体系（数πB：i2Te3B点i便反动2处-释，时S表e放 从 ，3现出低从）多能外出的余级界明的向吸热显能高收电量能能的势；级量制。相运差冷最效大式果，中。应πI=—d用—Q中/流Id能经T 够导体在的接电
能量在两材料的交界面处 流，单位为A。
功能材料—碲化铋 Bi2Te3
组员：杨志翔，汪可，陈俊
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1
在一般状况下有两种同素异形体，一种是 晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆，
是与锑相似的；另一种是无定形粉末状， 呈暗灰色。密度中等（6.240 g/cm3）， 熔、沸点较低（449.6 ℃、989.9 ℃)。
碲
碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧 化碲；可与卤素反应，但不与硫、硒反应。 溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。
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10
目前对碲化铋基热电材料的研究
1949年，苏联的Ioffe院士提出了半导体温差电 的理论，同时在实际应用方面做了很多工作， 到了50年代末期，Ioffe及其同事从理论和实验 上证明利用两种以上的半导体形成固溶体，可 使κσ减小，并发现了热电性能较高的制冷和发 电材料，如Bi2Te3、PbTe、SiGe等固溶体合金， 展示了通过新材料的研究开发实现热电性能提 高的前景。
5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电 6、 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小， 但用并联的方法组合成电堆，功率就可以做的很 大
7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负 温度130℃都可以实现。
热电
制冷器
半导体制冷片 （TE）也叫 热电制冷片， 是一种热泵， 它的优点是没 有滑动部件， 并且可以很方 便的在制冷制 热之间转换。 应用在一些空 间受到限制， 可靠性要求高， 无制冷剂污染 的场合。
碲
有十分良好的传热和导 电本领的非金属
生成Bi2Te3，并且产生很多神
奇的性能。
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碲化铋——简介
碲化铋是一种灰色的粉末，分子式为Bi2Te3。
碲化铋具有较好的导电性，但导热性较差。是个半导 体材料。
那么什么是 碲化铋最主要的应用是 作为一种热电材料
热电材料呢？ Bi2Te3化合物及其固溶体合金是研究最早也是最成熟的热电