1.30 半导体温差发电片的特性研究

温差发电片参数

温差发电片
温差发电片发电是一种新型的发电方式，即利用塞贝克效应将热能直接转换为电能：
P型和N型结合的半导体元件组成的器件的一侧维持在低温，另一侧维持在高温，这样器件高温侧就会向低温侧传导热能并产生热流。

即热能从高温侧流入器件内，通过器件将热能从低温侧排出时，流入器件的一部分热能不放热，并在器件内变成电能，输出直流电压和电流。

通过连接多个这样的器件便可获得较大的电压。

该器件即为目前应用日益广泛的温差发电片。

由半导体温差发电片制造的半导体发电机有着无噪音、寿命长、性能稳定等特点，同时体积小，重量轻，便于携带，成为了一种应用广泛的便携电源。

目前主要
用于油田、野外、军事等领域，同时越来越多地应用于小家电制造、仪器仪表、玩具及旅游业等行业。

随着现代社会保护环境、节约能源的呼声越来越高、人们更多地在考虑如何有效地将太阳热、海洋热、地热、工业废热、燃烧垃圾的发热等地球上各种热源产生的热能转化为电能。

因此半导体温差发电技术必将得到更广泛的应用。

温差发电片外形尺寸62*62*3.6MM.开路电压18V，电流600MA，负载电压12V，负载电流600MA。

耐高温180度，温差100度。

温差发电片外形尺寸40*40*3.6MM.开路电压8V，电流600MA，负载电压4V，负载电流600MA。

耐高温180度，温差100度。

温差发电组外形尺寸62*62*4.9MM.开路电压8V，电流1.2A，负载电压4V，负载电流1A。

耐高温180度，温差100度。

米合温差发电组，输入温度100-180度，（温差100度左右，）输出电压6-7V，电流600MA.。

半导体温差发电器发电电气特性试验研究

式中，△ 为回路产生的电动势；曲为两种导
体材料的相对塞贝克系数，取决于两种导体材料的性质和温度；Ｔ为结点２的温度；Ｔ为结点１２处
处的温度； △Ｔ为两结点的温差。
基金项目：东北农业大学大学生科技创新项目（０６７１２０００）作者简介：姜涛（９４）１８一，男，黑龙江人，研究方向为电气化
般采用单个半导体发电器来研究发电的物理
特Ｉ和电气特性规律，其能够排除其他发电器对单生个发电器的影响，从而能更加精确地研究和掌握半导体发电器发电的基本特性；由于单个半导体发电器结构（见图２相对于多个半导体发电器结构来说）
转换。
一
Ｕ：ｔＡＴ／￣／
（）５
将汤姆逊效应公式（）４代人（）：５得
Ｐ＝Ｑ（）６
式中，Ｐ为输出电功率（＝Ｉ；ＰＵ）
为热转换
效率。假设电压保持不变得：
Ｕ＝Ｑ／公式整理得：（）７
（ｅｂｃｆｃ）Ｓｅｅｋｅｅｔ
Ａ、Ｂ是两种不同导体连接在一起构成的回路，如果两个结点所处的温度不同（和不等）回路中就会有电动势产生。这就是塞贝克效应，是温差
发电技术的理论基础。当结点问的温度差在一定范围内，存在如下关系：
维普资讯
第３卷第４９期
２００８年４月
东
北
农
业
大
学
学
报
３０）８－９９：６８
Ａｐｉ２０８ｒｌ０

半导体P-N型温差发电器件热电性能研究

王长宏等：半导体P-N型温差发电器件热电性能研究文章编号：1001-9731 (016) 12-12147-0512147半导体P-N型温差发电器件热电性能研究x王长宏，李娜，林涛，吴浩东(广东工业大学材料与能源学院，广州510006)摘要：区熔法工艺制备的T i2Be3温差发电材料，以P N结为研究对象。

通过有限体积法对单对半导体P N结模型的温度、流场进行模拟，并用热阻分析法对传热过程进行计算，考虑热电转换过程受P N结空腔内气体对流、热传导和辐射的影响。

研究结果表明，数值模拟和热阻分析法所得结果吻合，芯片传热过程中陶瓷基板热阻耗散 46%的温差，且当热端温度达1 000 K时，辐射传热量占总传热量的37%;因此对半导体P N结模型进行优化，适当降低陶瓷基底热阻有利于提高半导体P N结实际温差和应用价值。

关键词：温差发电器件；热电转换；热电性能；数值分析中图分类号：T K11 文献标识码：A D O I：10.3969/j.issn.1001-9731.2016.12.0240引言由于热电发电过程中具有体积小、无噪声、寿命长等特点，其性能研究及相关应用备受关注[]。

国内外学者现集中于热电材料优值系数的提高[-3];主要包括通过态密度共振和能带简并提高塞贝克系数；纳米结构等方法降低晶格热导率以及基体和纳米第二相的能带对齐来维持电传输性能45]。

王长宏等[]在温差发电过程的数值模拟中考虑热电单元之间封闭腔体内空气传热的影响提出改善模块结构的有效途径，A.S.A1-M e rb a ti等[7]利用有限元方法对不同组合结构的PN 结元件进行温度场、电场和机械应力场耦合分析，综合评价不同P N结构性能。

A.R e z a n ia等[8]则对温差发电芯片内部结构进行优化。

F ank ai M e n g等[]针对温差余热利用，分析单元长度，封装、热流对温差发电模块的影响和导热基底厚度对发电效率影响研究，表明输出功率随着截面积增大和导热基底厚度增加而减小；而对温差发电内部多场耦合的研究甚少。

低品位热源半导体温差发电器性能研究(毕业设计)

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY本科生毕业论文（设计）题目低品位热源半导体温差发电器性能研究学生姓名指导教师副教授学院能源科学与工程学院专业班级热动完成时间2008年6月10日低品位热源半导体温差发电器性能研究摘要：温差发电是一种新型的发电方式，它是利用塞贝克效应将热能直接转换为电能。

以半导体温差发电模块制造的温差发电器，只要有温差存在即可以发电。

温差电效应是半导体温差发电的理论基础，本文在对其基本原理进行简单说明的同时对半导体温差发电的工作原理作了清晰的阐述。

在此基础上，首先对单一发电模块的性能进行了测试，分析其输出功率随负载的变化规律；然后依照温差发电的基本原理结合铝电解槽散热孔结构特点设计搭建了余热利用实验装置，并在实验室搭建仿铝电解槽散热孔的结构实验测试系统，对实验装置的电源输出电压、功率等进行采集、测试，总结出一系列的相关规律，从中推导出了最佳的输出功率；最后通过所分析的实验结果对实验装置进行优化，使实验装置能提供稳定和足够功率的电能，最终达到能源再利用。

关键词：温差电；发电模块；性能；测试Research of Semiconductor Thermoelectric Generator inLow-grade Heat Energy and Temperature DifferenceAbstract: Thermoelectric power generation is a new type of power generation, it is to use Seebeck effects effect will be directly converted to electric heat. Thermoelectric power generation module to the semiconductor manufacturing thermoelectric generator, as long as there is a temperature difference can be power generation. Thermoelectric effect semiconductor thermoelectric power generation is the theoretical basis, the paper in its basic principle of a simple description of the semiconductor thermoelectric power generation at the same time the work made clear the principles expounded. On this basis, first, give a single generation the performance of the testing, analysis with its power output changes of the load; and then, in accordance with the basic principles of cooling holes with aluminium cell structure design structures using the waste heat experimental device, And in the laboratory structures imitation aluminium cell structure of the cooling-testing system, the experimental device's power output voltage and power to carry out the collection, summing up a series of relevant laws, derived from the best power output; Finally, the analysis of the results of the experimental device optimized so that the experimental device can provide a stable and adequate electric power, and ultimately achieving energy re-use.Keywords: Thermoelectric；Power generation module；Performance；Test目录摘要及关键词 (I)Abstract and Keywords (II)1 概述 (1)1.1 半导体温差发电的研究现状和发展动态 (1)1.1.1 能源危机和环境污染 (1)1.1.2 新能源的开发 (2)1.1.3 温差发电的发展趋势 (3)1.2 课题研究的来源及主要研究内容 (4)2 温差发电的基本效应 (5)2.1 塞贝克效应 (5)2.2 珀尔帖效应 (6)2.3 汤姆逊效应 (7)2.4 焦耳效应 (8)2.5 温差电材料热电性能的表征 (9)2.6 半导体温差发电的工作原理 (9)3 单一温差发电模块性能研究 (12)3.1 测试装置 (12)3.2 空载下发电模块性能的研究 (13)3.3 可变负载下发电模块性能的研究 (14)3.3.1 输出电压性能特点 (14)3.3.2 输出电流性能特点 (15)3.3.3 输出功率性能特点 (16)4 余热发电实验装置的设计 (19)4.1 概述 (19)4.2 余热发电装置的设计 (20)4.2.1 高导热系统 (20)4.2.2 散热冷却系统 (23)4.2.3 发电模块 (26)4.2.4 电能引出系统 (28)5 余热发电装置性能研究 (30)5.1 系统性能测试 (30)5.2 系统结构优化 (32)6 结论与展望 (35)6.1 结论 (35)6.2 展望 (35)参考文献 (37)致谢 (38)附录余热发电实验装置装配示意图（CAD，4#）铝箱结构示意图（CAD，4#）通风板、盖板、固定板结构示意图（CAD，4#）散热片结构示意图（CAD，4#）风管示结构意图（CAD，4#）系统装配结构示意图（CAD，4#）1 概述1.1 半导体温差发电的研究现状和发展动态热电直接转换技术是研究热能和电能直接转换的科学，由于转换过程中热端和冷端存在一定的温差，故又称为温差电技术。

半导体温差发电技术应用及研究综述

半导体温差发电技术应用及研究综述下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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新型半导体温差发电系统的研究

９　科技咨询导报　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　Ｈｅｒａｌｄ高　新　技　术２００７ＮＯ．２６Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　Ｈｅｒａｌｄ１　引言１８２３年，德国人Ｔｈｏｍａｓ　Ｓｅｅｂｅｃｋ　首次发现在两种不同金属构成的回路中，如果两个接头处的温度不同，其周围就会出现磁场。

进一步实验之后，发现了回路中有电动势存在，这种现象后来被称为Ｓｅｅｂｅｃｋ效应或温差电效应。

温差发电技术研究始于２０世纪４０年代，于２０世纪６０年代达到高峰，并成功地在航天器上实现了长时间发电。

当时美国能源部的空间与防御动力系统办公室给出鉴定称，＂温差发电已被证明为性能可靠、维修少、可在极端恶劣环境下长时间工作的动力技术＂。

温差发电技术利用热－电转换材料直接将热能转化为电能，是一种全固态能量转换方式，无需化学反应或流体介质，因而在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄漏、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点，在军用电池、远程空间探测器、远距离通讯与导航、微电子等特殊应用领域具有无可替代的地位。

它甚至能利用人的体热和周围的环境温度，为各种便携式设备供电。

在２１世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下，温差发电技术更成为引人注目的研究方向［１］。

此外，体积小、重量轻、无振动、无噪音的优点还使半导体温差发电机非常适合用作为小于５Ｗ的小功率电源，用于各种无人监视的传感器、微小短程通讯装置以及医学和生理学研究仪器－－目前，相关产品已进入实用阶段。

近几年来，温差发电机不仅在军事和高科技方面，而且在工业和民用方面也表现出了良好的应用前景。

由于原料费用几近为零、加上运行成本的低廉，温差发电完全可以实现与现存发电方式的商业竞争。

看到这一前景，日本、美国近几年来开展了一系列低品位热和废热、余热等资源的利用项目：比如说利用热源遍及化工厂、钢铁工业、水泥工业、造纸业、石油冶炼业等行业产生的工业余热，利用富含有机可燃物、“资源效益”极为可观的垃圾焚烧热，利用在汽车尾气、冷却水、润滑油和热辐射中散失的汽车余热，利用太阳的辐射热、海洋的温差热、地热等自然热，以及利用其它分散热源例如沐浴剩余水的余热、家用取暖炉的散热等等都可以作为热源利用温差进行发电，真正做到了“变废为宝”。

【高中物理DIS通用实验】实验68：半导体温差发电片的特性研究

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实验六十八半导体温差发电片的特性研究
实验器材
朗威DISLab 数据采集器、温度传感器、电压传感器、朗威DISLab 温差发电实验器、计算机。

实验装置
如图29-1。

实验操作
1．将电压传感器和两只温度传感器与温差发电实验器连接后分别接入数据采集器一、
二、三通道。

2．点击教材专用软件主界面上的实验条目“半导体温差发电片的特性研究”，打开该软件。

3．点击“开始记录”，对传感器进行软件调零，向温差发电实验器水槽内分别注入热水和冷水，点击“记录数据”，系统自动记录下冷水与热水的温度差及实验器产生的电动势（图29-2）。

4．点击“绘图”，观察U-Δt 图像，总结半导体温差发电片产生的电动势与温度差的关系（图29-3）。

图29-1 实验装置图
图29-2 记录数据图29-3 U-Δt 图像。

半导体温差发电系统实验研究及其应用

半导体温差发电系统实验研究及其应用废热是一种重要的能量来源,随着能源危机的日益严重,废热的回收利用日益成为了研究者关注的重点。

根据美国能源部的报告,美国每年工业废热损失的能源相当于500万美国人一年的能源使用量,全球每年处理废热更是要耗费近百亿美元。

半导体温差发电是一种绿色能源技术,是一种新型的发电方式。

它具有无污染、无噪音、结构紧凑、免维护等很多优势。

利用半导体温差发电技术对生活废热或汽车尾气进行能源回收利用并提高能源利用效率,许多国际知名的企业已经走在了研究的前沿。

这种发电机可将生活废热或汽车尾气中的热能转化成电能,节省能源、提高利用效率的同时可降低有害排放,是未来可回收能源技术升级的一个重要方向。

本文结合欧盟新能源项目的规划与资助,以增强我国在温差发电领域的研发与应用能力为宗旨,在提出了一种新的家用温差热电同时供电供热系统,并通过实验验证了其可行性的同时,结合国外先进汽车制造企业有限公开的资料与数据,又进一步提出了一种新的对利用汽车尾气废热进行回收利用的温差发电装置,并采用理论模拟计算与实验研究相结合的方法,对该温差发电系统进行了详细的测试与验证。

首先,建立了单级温差发电和两级温差发电的有限时间热力学模型,并确定了理论分析与实验验证中所要考察的反应温差发电系统性能的主要参数。

与实验数据对比验证模型的合理性后,该温差发电系统有限时间热力学模型可用于性能提高与优化的仿真与计算。

其次,对尾气换热情况进行了计算,其计算结果表明适当的强化传热手段,如在管内增加翅片,是必要的。

在对几种不同类型翅片进行模拟的基础上,选择了锯齿翅片。

接着,针对不同导热油厚度,对安装于汽车尾气管外部的温差发电装置温度场分布进行了模拟,并根据模拟结果,确定了最合适的导热油厚度,进而最后确定装置的外部尺寸。

然后,作为进一步提升系统性能的主要研究方向,将热管引入到了两级温差发电装置中。

并针对汽车尾气的参数设定,对其进行了设计计算与验证计算。

温差发电实验方案

实验方案一.【实验题目】：温差发电片的发电效率的研究二.【实验原理】：温差发电片是一种基于塞贝克效应，直接将热能转化为电能的热电转换器件1982年，德国物理学家塞贝克发现了温差电流现象，即两种不同金属构成的回路中，若两种金属结点温度不同，该回路中就会产生一个温差电动势。

温差发电原理图它由P、N两种类型不同的半导体温差电材料经电导率较高的导流片串联并将导流片固定于陶瓷片上而成。

在器件的两端建立一个温差，使器件高温端保持T h，低温端保持T c,根据塞贝克效应，将产生一个电压，若在回路中接入负载电阻则将有电流流过。

三.【实验目的】：1. 研究发电片在什么条件下的输出功率最大2. 测定温差发电片正常工作的温度3 .测定温差发电片在不同温度下能够产生的电压大小和电流大小4. 测定太阳光经过菲尼尔透镜能够产生的温度高低5. 测定PTC恒温发热片工作时产生的温度的高低6. 研究温差发电片形成温差的方法四•【实验方案】：（一）方案一：利用菲尼尔透镜聚集太阳光进行温差发电六.【实验步骤】：1. 发电片的安装发电片在安装时，首先都要用无水酒精棉，将发电片的两端面擦洗干净，储冷板和散热板的安装表面应加工，表面平面度不大于 0.03mm ，并清洗干净，然后采用粘合的方法来安装发电片。

粘合的安装方法是用一种具有导热性能较好的粘合剂，均匀的涂在发电片、导热板、散热板的安装面上。

粘合剂的厚度在0.03mm 将发电片的冷热面和导热板、散热板的安装面平行的挤压，并且轻轻的来回旋转确保各接触面的良好接触，通风放置多个小时自然固化。

散热片和发电片相接触的表面必须精细加工，装配时在接触面上必须均匀的涂抹适量的导热硅脂，以尽量减少热阻。

2. 发电片输出功率特性研究塞贝克效应电势差大小可用表示为厂 =$再（旷）_、、rr式中，S 与Sc 分别为两种材料的塞贝克系数。

如果S 与Sc 不随温度的变化而变化，式（1）即可表示为:为方便输出功率的计算，可以对实验对象做以下假设：① 稳态，输出电流为稳恒电流； ② 半导体温差发电片侧面绝热；③ 冷热端之间的空气对流和辐射影响可以忽略；④ 半导体温差发电片内部导热系数不变。

温差发电半导体

温差发电半导体
摘要：
1.温差发电半导体的概念和原理
2.温差发电半导体的应用领域
3.我国在温差发电半导体技术方面的研究进展
4.我国在温差发电半导体产业方面的挑战与机遇
5.结论与展望
正文：
温差发电半导体是一种能够将温差转换为电能的材料，其原理基于热电效应。

当两种不同材料的接触处存在温差时，会产生一个电势差，从而产生电流。

温差发电半导体材料主要包括碲化铋、碲化镉等。

温差发电半导体在多个领域具有广泛的应用前景。

首先，它可以用于制作热电发电机，将环境中的温差转换为电能，为小型电子设备、传感器等供电。

其次，温差发电半导体还可应用于汽车尾气废热回收系统、工业余热回收等领域，有助于提高能源利用效率。

此外，航空航天、医疗设备、通信基站等也对温差发电半导体有较高的需求。

我国在温差发电半导体技术方面取得了一定的研究成果。

我国科研团队已经成功研发了高性能碲化铋基温差发电半导体材料，并已申请了多项专利。

此外，我国还积极开展温差发电半导体器件的研究，以提高器件的性能和稳定性。

然而，我国在温差发电半导体产业方面仍面临一些挑战。

首先，高质量温
差发电半导体材料的制备技术和设备主要掌握在国外企业手中，对我国的技术引进和产业发展造成一定的制约。

其次，我国在温差发电半导体器件的设计、制造和应用方面尚处于初级阶段，需要进一步加强研发投入和人才培养。

总之，温差发电半导体技术具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。

半导体温差发电技术

半导体温差发电技术半导体温差发电技术，它的工作原理是在两块不同性质的半导体两端设置一个温差，于是在半导体两端就产生了直流电压。

温差半导体发电有着无噪音、寿命长、性能稳定等特点。

可在零下40摄氏度的寒冷环境中迅速启动，因此在实际中得到越来越广泛的应用。

温差发电是一种新型的发电方式，利用西伯克效应将热能直接转换为电能。

以半导体温差发电模块制造的半导体发电机,只要有温差存在即能发电。

工作时无噪音、无污染，使用寿命超过十年，免维护，因而是一种应用广泛的便携电源。

半导体温差发电机,目前主要用于油田、野外、军事等领域。

该项目的另一市场化领域在于将发电装置用于太阳能、地热、工业废能等的利用，使热能直接转化为电能。

另外，半导体发电模块体积小，重量轻，便于携带，可广泛用于小家电制造、仪器仪表、玩具及旅游业。

随着保护环境、节约能源的呼声越来越高、利用温差发电可能是发展大方向、从小型器件到大型电站,将越来越多地把实验室理论应用到实践中去。

目前国内市场上，最新开发的半导体温差发电组件,规格40×40×4毫米，其内在0.09欧姆以下，其内阻小、耐高温、长寿命。

完全符合开发温差发电机的需要。

若能使组件两面保持温差摄氏60度，则可发出电压3.5V，电流3A--5A，温差减小电压电流也会随之减小。

使用时注意，温差发电组件的两面与金属散热片之间，最好涂上一层导热硅脂，以利于散热，减小热阻。

另外注意，温差发电组件受热要均匀，不能直接用明火烤发电组件。

要使发电组件平稳贴在高温物体表面，高温热面温度不能超过180度。

其冷面必须加装金属散热片，并采取风冷、水冷、油冷或其它冷却措施，确保能够把热面传过来的热量即时带走，以保持发电组件两面的温差，提高发电效果。

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半导体温差发电转换效率研究

- 108 -第4期2021年2月No.4February，20210 引言半导体温差发电利用了塞贝克效应（Seebeck Effect ）直接将热能转换为电能，在发电时无须先将热能转化为机械能再由机械能转化为电能的间接转换过程，整个发电装置没有活动的机械部分，只要半导体PN 结两端存在温度差就能输出电能，具有无噪音、维护成本低、长寿命等优点，逐渐受到人们的重视[1-5]。

通过选择合适的半导体材料种类，半导体温差发电单元可以在很宽的温度范围内（300K~ 1 400K ）实现热能到电能的直接转换。

但由不同半导体材料和装置结构组成的温差发电组件，在相同的温差场条件下，发电组件的输出功率、输出电压、输出电流、稳定性等组件性能参数都存在着较大差异。

因此，优化半导体温差发电组件，提高温差发电组件热电转换效率，探究如何发挥热电组件性能有着重要的现实意义[3-5]。

本文将以半导体温差发电原理为基础，从理论上推导温差发电效率公式并分析其影响因素，最后进行实验探究与验证。

1 半导体温差发电原理塞贝克效应的实质在于两种金属或半导体材料接触时产生了接触电势差，半导体的接触电势差远大于金属导体，因此温差发电的电动势单元一般采用半导体材料制成。

如图1所示，半导体单元从温度为高温热源处吸热，其中部分热量转换为电能向负载输出，另一部分热量向温度为低温热源排放。

在此过程中产生的温差电动势可由（1）式确定。

∆U =αp ,n (T 1－T 2) （1）其中αp ,n 为由半导体材料性质所决定的相对塞贝克系数。

高温端的吸热和低温端的放热可由（2）式描述[3]。

' ' 21,1022,201212p n p nQ IT λT I r Q IT λT I r°°®°°¯αα （2）基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目；项目名称：影响半导体温差发电输出特性的关键因素研究；项目编号：201910649024。

半导体制冷片温差发电

半导体制冷片温差发电好吧，今天我们聊聊一个挺酷的东西——半导体制冷片和温差发电。

听到这个名字，可能你会想：“这是什么高大上的玩意儿？”其实呢，半导体制冷片就像是你家冰箱的小弟弟，能够用电把热量从一边搬到另一边，反正就是让一边变得凉爽，另一边变得热乎乎。

这样说是不是容易理解多了？而温差发电嘛，简单来说，就是利用温度差来发电。

想象一下，如果你能把一杯热咖啡和冰水放在一起，然后让它们为你发电，那得多爽啊！先说说这个制冷片。

它的工作原理其实挺简单的，像魔术一样。

你知道吗，当电流通过半导体材料时，热量就会被一边吸走，另一边却会变热。

这样一来，你就可以在一边享受冰凉的感觉，而另一边就像火炉一样热乎。

这种技术在很多地方都有应用，比如在汽车上、电脑里，甚至还有一些高科技冰箱。

这玩意儿在科学界可算是一颗冉冉升起的新星，大家都想看看它能搞出什么花样来。

说到温差发电，哇，简直太神奇了。

其实就是利用两边不同的温度差，来产生电流。

就像你在冬天的阳台上喝热汤，阳光洒在你的脸上，那种温暖的感觉。

如果把这个概念放大，搞成一个系统，你就能在家里用这些温差来发电。

听起来像科幻电影的情节，但其实这已经在现实中悄然发生了。

你能想象吗？在废热回收、工业制造，甚至是户外露营，温差发电都能发挥巨大作用。

这个技术的潜力简直让人眼前一亮。

半导体制冷片和温差发电的结合，就像是珠联璧合，天造地设。

我们可以想象一个场景，你在夏天的阳台上，手里端着一杯冰饮，旁边的太阳能电池板在拼命工作。

那一边冰凉的制冷片在给你送来清凉，另一边则在利用阳光的热量发电。

这样双赢的局面，简直就是生活中的小确幸。

想想你可以一边享受清凉的饮品，一边不知不觉中为手机充电，真是美滋滋。

不过，技术不是一帆风顺的，老实说，半导体制冷片的效率还有待提高。

现在很多技术都在追求高效能，想要把制冷和发电的性能提升到一个新高度。

其实这就好比你在努力追赶电动车的速度，总是觉得自己可以更快。

大家都希望能在这个领域上大展拳脚，把科技推向更高的峰。

半导体温差发电沙漠应用的研究

半导体温差发电沙漠应用的研究【摘要】沙漠的沙表和沙子内部具有较大的温差，可以被作为温差发电的材料，利用沙表的热能和底部的温差，通过对装置结构的研究设计，完成了一个无需风冷水冷的可以在沙漠应用的温差能发电系统。

【关键词】温差发电；半导体；沙漠温差发电装置一、半导体温差发电沙漠应用的背景随着能源与环境问题的日益突出，公众环保意识的增强，世界各国为寻求能源安全和人类社会的可持续发展，新能源的开发和使用已经是当下热议的一个新话题。

温差晶片发电技术是一种直接将热能转化为电能的发电技术，具有无运动部件，体积小，重量轻，移动方便和可靠性高等特点，是绿色环保的发电方式。

去过新疆甘肃等省份旅游的人都知道，沙漠戈壁表面的温度是相当高的，在新疆吐鲁番，沙表的温度可以达到70—80度，然而，在经过短短的几米深度后，沙子的温度就立刻降到了10—20度左右，存在一个相当大的温差。

所以，本实验的研究目的便是利用这样的温差来制备电能，利用沙表和底部的温差完成一个无风冷水冷冷却系统的适用于沙漠的温差发电技术。

二、温差电制冷的理论原理1.塞贝克效应根据资料描述[1]，两种不同金属组成的闭合线路中，两接触点的温度不同，就会在两接触点间产生一个电势差，同时闭合线路中就会有电流流过，称为温差电流。

其中αab为塞贝克系数，单位为V/K，更常用的是μV/K，通常规定，若电流在图1示结点2处由导体A流向导体B，则其塞贝克系数αab为正，反之为负。

可以看出，塞贝克系数是温差电导体材料的一种固有特性，与热端冷端的温差大小无关。

2.珀尔贴效应当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，节点上将产生吸热或放热的现象。

这是一种和塞贝克效应相反的现象。

由帕尔贴效应产生的热量称作帕尔贴热，用符号Qp表示，材料的帕尔贴效应强弱由其帕尔贴系数π表示：帕尔贴系数的单位是W/A，规定若电流在图示结点2处由导体A流向导体B，则其帕尔贴系数αab为正，反之为负。

帕尔贴效应还可以有这样的解释，电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量，相反从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量，能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。

废热半导体温差发电技术的研究与开发

废热半导体温差发电技术的研究与开发1. 本文概述随着全球能源需求的不断增长和环境保护的日益重视，可再生能源的利用成为了研究的热点。

废热半导体温差发电技术作为一种能够将低品位热能直接转换为电能的新型能源转换技术，受到了广泛关注。

本文旨在研究和开发废热半导体温差发电技术，以实现高效、环保的能源利用。

本文将介绍废热半导体温差发电技术的基本原理和特点，包括热电效应、温差发电器的结构和工作原理等。

本文将分析废热半导体温差发电技术的关键影响因素，如热电材料的性能、温差发电器的结构设计等，并探讨如何优化这些因素以提高发电效率。

接着，本文将介绍废热半导体温差发电技术的应用领域，包括工业废热回收、汽车尾气余热利用、太阳能热发电等。

通过实际案例分析，本文将展示废热半导体温差发电技术在各个领域的应用潜力和优势。

2. 废热半导体温差发电技术原理废热半导体温差发电技术是一种利用热能差异转化为电能的技术。

其核心原理基于热电效应，特别是塞贝克效应（Seebeck Effect）和珀尔帖效应（Peltier Effect）。

这种技术主要利用了半导体材料在温度梯度下产生的电势差，从而实现了热能到电能的转换。

塞贝克效应是指当两种不同的导体或半导体连接成一个闭合回路，如果两个接点的温度不同，则回路中就会产生电流。

废热半导体温差发电系统利用这一效应，通过将高温热源和低温热源分别连接到半导体材料的两端，形成温度梯度，从而在材料中激发电子运动，产生电势差和电流。

半导体材料的选择对于温差发电效率至关重要。

理想的半导体材料应具备高塞贝克系数、高热稳定性和良好的电导率。

同时，为了优化系统性能，还需要对材料的微观结构、载流子浓度和能带结构进行精确调控。

除了半导体材料的选择，温差发电系统的热设计和热管理也是关键。

有效的热设计能够确保热量在系统中高效传递，降低热损失，提高温差发电效率。

热管理技术还能够防止系统过热，保证系统稳定可靠运行。

废热半导体温差发电技术不仅适用于大型工业废热回收，还可以应用于汽车尾气、太阳能集热器等领域。

温差发电器的传热特性分析与实验研究

温差发电技术是一种可以直接将热能转换成电能的能量转换技术，具有无运动部件、无噪音、不使用有害介质、环境友好及寿命长等优点．近年来，随以及具高着能源需求和环境污染矛盾的日益加剧，优值系数热电材料的成功开发，温差发电技术逐渐从军用向民用领域拓展，在工业余热 / 废热、太阳能、地热能等低品位能源领域中的应用获得广泛的关注和研究
表1 Table 1
热源热流量 / W 10 20 30 40 50 R1 0． 417 3 0． 420 4 0． 417 6 0． 419 0 0． 422 3
t1 － t a （ th － tc ） Qc = R1 + + Rc （ 8） Qh Qh Qh t1 － t a （ t h － t c ）其中，和被称为热源与环境（或冷源） Qh Qh 总温差热负荷比和发电器热冷端温差热负荷比，分别记为 R Total 和 R TEG ．因此，式（ 8 ）可改写为 Qc R Total = R1 + R TEG + R c ． Qh 忽略汤姆逊效应的影响，且假设温差电组件材料的物理性质不随温度而变化，则温差电组件从热端吸收和从冷端放出的热量为 Q h = αIt h +! （ t h － t c ）－ 0. 5 I2 R （ 9） 2 Q c = αIt c +! （ t h － t c ） + 0 ． 5 I R （ 10 ）其中： α、 ! 和 R 分别为塞贝克系数、总导热系数和 ! n An ! p Ap ； I 为工作电流． + 电阻， ! =m Ln Lp
2 p 型电臂的热导率（ W·m － 1 ·K － 1 ）、横截面积（ m ）

半导体温差发电器件的应用及其市场调研（doc9页）

半导体温差发电器件的应用及其市场调研（doc9页）半导体温差发电器件的应用及其市场调研(doc 9页)部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑半导体温差发电器件的应用及市场调研学生：指导老师：（厦门理工学院机械工程系，厦门 361024）【摘要】：随着工业化的高速发展,全球性的环境恶化和能源危机正威胁着人类的长期稳定发展,各国政府对绿色环保技术的研究与利用给予了前所未有的关注和支持。

半导体温差发电是一种全固态能量转换方式,无需化学反应或流体介质,因而在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄露、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点,因此备受关注。

本文调研了目前半导体温差发电器件的发展现状以及其性能应用，分析了其未来走势，以及提出了一些设想。

【关键词】：半导体温差发电现状设想1 前言温差发电又叫热电发电，是一种绿色环保的发电方式。

温差发电技术具有结构简单，坚固耐用，无运动部件，无噪声，使用寿命长等优点。

可以合理利用太阳能、地热能、工业余热废热用寿命长等优点。

可以合理利用太阳能、地热能、工业余热废热等低品位能源转化成电能。

温差发电技术的研究最早开始于20世纪40年代[1]。

由于其显著的优点，温差发电在航空、军事等领域得到了广泛的应用，美国，前苏联先后研发了数千个放射性同位素或核反应堆温差发电器用作空间、海洋装置的电源。

随着化石能源的日趋枯竭，美国、日本、欧盟等发达国家更加重视温差发电技术在民用领域的研究，并取得了长足的进展。

国内温差发电方面的研究，主要集中在发电器理论和热电材料制备方面的研究，旨在为温差发电器的优化提供理论指导和制备性能优良的热电材料，虽然我国是世界上最大的半导体究还很欠缺，因此研究温差发电有着非常现实的意义。

本调研报告的研究内容就是针对市场的一些温差发电有关公司的产品价格等相关事项进行了调研。

2 半导体温差发电器件的工作原理及应用温差发电是基于热电材料的塞贝克效应发展起来的一种发电技术，将P型和N型两种不同类型的热电材料（P型是富空穴材料，N型是富电子材料）一端相连形成一个PN 结如图1，置于高温状态，另一端形成低温，则由于热激发作用，P（N）型材料高温端空穴（电子）浓度高于低温端，因此在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就开始向低温端扩散，从而形成电动势，这样热电材料就通过高低温端间的温差完成了将高温端输入的热能直接转化成电能的过程。

温差发电半导体

温差发电半导体
【原创版】
目录
1.温差发电半导体的定义和原理
2.温差发电半导体的应用领域
3.温差发电半导体的发展前景
正文
一、温差发电半导体的定义和原理
温差发电半导体，顾名思义，是一种能够利用温差产生电能的半导体材料。

其原理基于热电效应，即当两种不同材料的温度差存在时，会产生电子流动，从而形成电流。

温差发电半导体材料在这个过程中起到关键作用，它需要具备较高的热电性能，即在温差存在时能产生较大的热电势差。

二、温差发电半导体的应用领域
温差发电半导体在众多领域具有广泛的应用前景。

以下列举几个典型的应用领域：
1.绿色能源：温差发电半导体可应用于废热回收系统，将工业生产、汽车尾气等排放的废热转化为电能，从而提高能源利用效率。

2.便携式电子设备：温差发电半导体可为便携式电子设备提供自给电能，如可穿戴设备、便携式电源等。

3.航天与军事领域：温差发电半导体在航天器、军事设施等特殊环境中具有重要应用价值，可为这些设备提供稳定的电源。

三、温差发电半导体的发展前景
随着科技的发展和人类对能源需求的增长，温差发电半导体在能源领域的应用将越来越广泛。

同时，研究和开发高效热电材料也是温差发电半
导体发展的关键。

目前，我国已经在温差发电半导体领域取得了一定的研究成果，但在提高热电性能、降低成本等方面仍需进一步努力。

总之，温差发电半导体作为一种绿色、高效的能源技术，具有广泛的应用前景和发展潜力。