热电材料ppt

4、帕尔贴(Peltier)效应
（1）定义：即电流通过两个不同导体形成的接点时，接点 处会发生放热或吸热现象，称为Peltier效应。又称第二 热电效应。
当在两个节点T1和T2输入一个电压Vin，回路中会产生一个 相应的电流I。接头A处的热量会被吸收，从而产生一个微弱 的制冷现象，在B处，随着热量的流入温度升高。
③ 可以降温到环境温度以下：传统的散热器需要将
温度升高到环境温度以上才可以使用，与其不同 的是热电制冷器具有将物体温度降低到环境温度 以下的能力。
④ 同一器件可以满足升温和降温的要求：热电制冷器可以
通过调整加载的直流电流的方向，调整制冷或者加热模 式。应用这一特点就不必在给定体系内加入另外独立的 加热或者制冷功能元件。
（3）利用seebeck效应，由热生电
温差发电材料，主要有ZnSb、PbTe、GeTe、SiGe等合金材料。 半导体温差发电机的特点是：无噪声、无磨损、无振动、可 靠性高、寿命长；维修方便；易于控制和调节，可全天候工 作；可替代电池。 半导体温差发电机的热源：煤油、石油气以及利用Pu238、 sr90、Po210等放射性同位素。
当电流在已经存在温差的导体中流动时，热量会被吸收或者 被放出。而电流方向和温差之间的相对关系决定了材料 在这个过程中是吸收热量还是放出热量。这一现象，我 们称为汤姆逊效应。
铜、锌等
正汤姆逊热效应 Positive Thomson effect
碱金属，Co, Ni, Fe 等 负汤姆逊热效应 Negative Thomson effect
⑤ 精确的温度控制：由于热电制冷器具有一个闭路温度控
制循环，它可以在0.1 ℃范围内精确地控制温度。
⑥ 高可靠性：由于全部为固态基构造，热电制冷器具有很
高的可靠性。尽管某种程度上与应用条件有关，但是典 型热电制冷器的寿命一般可以达到200,000小时以上。
⑦ 电子静音：与传统的机械式制冷器件不同，热电制冷器
2、什么是热电效应？
热电效应是电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总 称，包括Seebeck效应、Peltier效应和Thomson效应。
3、Seebeck效应
（1）定义：塞贝克（Seebeck）效应，又称作第一热电效应。 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。赛贝克电势差V的计算 公式： T2
（2）利用帕尔贴效应，由热制冷
温差致冷材料，主要是铋、锑、硒、碲组成的固溶体， 通常是由Bi—Sb—Te组成p型材料，Bi—Se—Te组成n 型材料。目前，半导体致冷器所用材料是Bi2Te3、 Sb2Te3、Bi2Se3及其固溶体，其优值系数z为2～ 3×10-3/℃。
5、汤姆逊（Tomson）效应
在工作过程中基本上不会产生任何电子干扰信号，它可 以与敏感的电子感应器相连接，并不会干扰其工作。另 外，它在运行过程中也不会产生任何噪音。
⑧ 可以在任意角度下工作：热电制冷器可以再任意
角度和零重力状态下工作。所以，在航天器械中 应用非常广泛。
⑨ 简单方便的能源供给：热电制冷器能够直接使用
直流电源，并且加载电源的电压和电流能够在很 大范围内变化。在许多条件下，还可以使用脉冲 宽度调制。
6、热电性能评价
优异热电性能： Seebeck系数大 电导率高 热导率低
7、热电材料的优点
① 没有运动部件：热电制冷器在工作的时候只用到
电能，不会有任何运动的部件，这样一来，它们 基本上不需要维护保养。
② 体积和重量很小：一个热电制冷系统的体积和重
量要远远小于相应的机械式制冷体系。除此之外， 对于各种严格的应用要求，有各种标准的或特殊 的尺寸和布局方式可供选择。
利用高聚光太阳能在基板上产生的热 能发电，提高转换率；国家“973” 计划、日本能源开发机构NEDO、美国 DOE等均有所部署。
利用燃烧热、地热、体表 温差等热源，为野外作业、 偏远山区、器械等提供电 能。
二、基本概念
1、什么是热电材料？
热电材料（也称温差电材料thermoelectric materials）是一种利用固体内部载流子运动， 实现热能和电能直接相互转换的功能材料。
T1
V (SB(T ) SA(T ))dT V (SB SA)(T 2 T 1)
式中SA 和 SB 为两个不同材料的seebeck系数。
（2）Seebeck系数
S为seebeck系数公式为：
它的大小和符号取决于两种材料的特性和两结点的温度。原则上讲，当 载流子是电子时，冷端为负，S是负值；如果空穴是主要载流子类型， 那么热端为负，S是正值。
热电材料简介
141200008 瞿晓丹
目录
现实生活中的热电材料 热电材料的基本概念
我所现阶段涉及的方面（相当浅显）
一、现实生活中的热电材料
1、热电制冷
2、热电发电
美国、德国、日本、韩国等汽车公司（ GM、 BMW、 HONDA、大众、现代等）正在开展相关研发工作， 可节省油耗5%；国内相关研究刚刚起步（上汽）。
Linux系统
WIEN2k软件
得到态密度（DOS） 能带(Bandstructure) 赛贝克系数（S） 电导率( )
3、软件模拟与实验的结合
origin软件 Kaleidagraph软件 画图
PPMS测试结果
对 比
Thank you！
⑩ 点制冷：应用热电制冷器，可以做到对单独的单
元或者很小的区域进行制冷，因此可以避免冷却 整个封装器件或外壳时可能造成的能源浪费。 等等。。。
三、我现阶段所涉及的方面（皮毛）
1、实验部分 BaSi2的制备
Fra Baidu bibliotek计算
称量（电子称）
熔炼（真空电弧炉）
XRD
测热电性能（PPMS）
压片
2、计算部分（软件模拟）