CN103456876B - 用于制冷或制热器件的p型半导体元件制作方法 - Google Patents

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Abstract

<b>本发明公开了一种用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，其特征在于：该P型半导体元件由碲、铋、锑材料制成，先将碲、铋、锑材料粉碎并磨成2000目或2000目以上，然后将各材料按重量份计的配比进行配料得混合料，其配比为：碲50～60份、铋15～20份、锑25～30份。</b><b>本发明的P型半导体元件在工作时两端的温差较大，经测试本发明的P型半导体元件在工作时其冷端与热端的温差达73～78度左右。所以本发明具有工作效率高、能耗较低的优点。本发明的</b><b>P</b><b>型半导体元件特别适合于用于制作半导体的制冷或制热器件。</b>

Description

用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，属于半导体制作技术领域。
背景技术
利用P型半导体和N型半导体在通电时即可在其两端产生热端和冷端不同温度的特点，已被广泛地应用在制作半导体制冷或制热器件领域中。目前，在现有技术中，在制作P型半导体时，通常是采用在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体。用这种传统方法制作得到的P型半导体元件，在将其用于制作制冷或制热器件时，这种P型半导体元件主要存在着两端的温差较小（其热端与冷端两端的温差一般为60度左右）、制冷或制热的效率较低、能耗较大等问题；此外，现有的P型半导体元件因无法区分其头端与尾端，这样在将其用于制作制冷或制热器件时，其相互之间的连接，不可实现头尾有序的连接，而是头尾相互混乱连接，因此不能有效地发挥半导体元件的电能转换效率，使其工作效率降低。所以现有的用于制冷或制热器件的P型半导体元件的使用效果还是不够理想。
发明内容
本发明的目的是：提供一种工作时两端温差较大、工作效率较高、能耗较低的用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：本发明的一种用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法是，该P型半导体元件由碲、铋、锑材料制成，先将碲、铋、锑材料粉碎并磨成2000目或2000目以上，然后将各材料按重量份计的配比进行配料得混合料，其配比为：碲50～60份、铋15～20份、锑25～30份；将混合料混合均匀后放入用于熔炼的玻璃管中，并将玻璃管带料一起烘干后进行拉脖和抽真空处理，然后将装有混合料的玻璃管放入摇摆炉中进行真空摇摆熔炼，其熔炼温度控制在650～750℃，熔炼时间控制在15～25分钟，然后将玻璃管从摇摆炉取出并在室温下自然冷却；将自然冷却后的玻璃管带料垂直放入拉晶炉中进行拉晶处理，拉晶温度为600～750℃，按每小时2～3厘米的速度进行拉晶，拉晶时间控制在16～20小时，待拉晶完成后即可制得P型半导体晶棒，将制得的P型半导体晶棒经切片、切割制粒后即可制作得到P型半导体元件。
上述各材料按重量份计的较佳配比为：碲52～58份、铋16～19份、锑26～28份。
上述各材料按重量份计的最佳配比为：碲55份、铋17.2份、锑27.8份。
在上述混合料中还加有作为调质用的四碘化碲材料，四碘化碲的加入量为混合料总重量的0.009～0.1倍。
上述制得的P型半导体晶棒为一头直径大、另一头直径小的圆锥体形晶棒，将该圆锥体形的P型半导体晶棒进行切片得厚度相同的晶片，晶片的小直径端为头端、大直径端为尾端，在每片晶片的尾端面上作色标记号；然后通过数控切粒的方法对每片晶片的圆锥面进行切割制粒，将每片晶片都切割制粒成相同的多边形柱体形状，该多边形柱体形状的P型半导体，即为专用于半导体制冷或制热器件的P型半导体元件。
上述的多边形柱体为四边形柱体、正方形柱体、正六边形柱体、正八边形柱体、正十边形柱体或正十二边形柱体。
上述用于熔炼的玻璃管的长度为85～100厘米。
由于采用了上述技术方案，本发明针对制冷或制热器件使用时的特点，通过采用特殊的配方及制作工艺来制作专门用于制冷或制热器件的P型半导体元件，与现有技术相比，本发明的这种P型半导体元件在工作时两端的温差较大，经测试本发明的P型半导体元件在工作时其冷端与热端的温差达73～78度左右，所以本发明具有工作效率高、能耗较低的优点；此外，由于本发明的P型半导体元件能够非常容易地辨别出尾端与头端，因此在安装使用时，能够将本发明的P型半导体元件按照头与尾的有序排列顺序进行安装连接，从而避免了现有技术中在将P型半导体元件连接时，因无法区分头端与尾端，而造成的头尾相互混乱连接的现象。采用本发明的P型半导体元件在制作制冷或制热器件时，能够方便地进行头端与尾端的有序连接，从而有效地发挥了所有半导体元件的工作效率，并有效地提高了整个器件的制冷或制热效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说。
本发明的实施例：本发明的一种用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法为，该P型半导体元件由碲、铋、锑材料制成，先将碲、铋、锑材料粉碎并磨成2000目或2000目以上，然后将各材料按重量份计的配比进行配料得混合料，其配比为：碲50～60份、铋15～20份、锑25～30份；将混合料混合均匀后放入用于熔炼的玻璃管中（为了便于切割晶棒，用于熔炼的玻璃管的长度可控制在85～100厘米的范围内），将玻璃管带料一起烘干后,按传统的拉脖和抽真空方法进行拉脖和抽真空处理，然后将装有混合料的玻璃管放入摇摆炉中进行真空摇摆熔炼，其熔炼温度控制在650～750℃，熔炼时间控制在15～25分钟，然后将玻璃管从摇摆炉取出并在室温下自然冷却；将自然冷却后的玻璃管带料垂直放入拉晶炉中进行拉晶处理，拉晶温度为600～750℃，按每小时2～3厘米的速度进行拉晶，拉晶时间控制在16～20小时，待拉晶完成后即可制得P型半导体晶棒，将制得的P型半导体晶棒经切片、切割制粒后即可制作得到P型半导体元件。
上述各材料按重量份计的较佳配比为：碲52～58份、铋16～19份、锑26～28份。
上述各材料按重量份计的最佳配比为：碲55份、铋17.2份、锑27.8份。
为了满足使用时对半导体电阻的使用要求，可在混合料中加入作为调质用的四碘化碲材料，该四碘化碲的加入量可根据使用的需要控制在混合料总重量的0.009～0.1倍范围内。
制作时，将P型半导体晶棒制作为一头直径大、另一头直径小的圆锥体形晶棒（其小直径端的直径大小可根据使用的需要进行确定，通常情况下小直径端的直径应不小于10毫米，其锥度可控制在2～5度之间），然后将该圆锥体形的P型半导体晶棒采用传统的切片工具进行切片得厚度相同的晶片，其晶片的小直径端为头端、大直径端为尾端，采用导电材料制作的颜色（如采用铜、铝或银等材料制作成颜色材料）在每片晶片的尾端面上作色标记号；然后通过传统的数控切粒的方法对每片晶片的圆锥面进行切割制粒，将每片晶片都切割制粒成相同的多边形柱体形状，该多边形柱体形状的P型半导体，即为专用于半导体制冷或制热器件的P型半导体元件。
上述的多边形柱体可根据使用的需要，制作成四边形柱体、正方形柱体、正六边形柱体、正八边形柱体、正十边形柱体或正十二边形柱体即成。

Claims (6)

1.一种用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，其特征在于：该P型半导体元件由碲、铋、锑材料制成，先将碲、铋、锑材料粉碎并磨成2000目或2000目以上，然后将各材料按重量份计的配比进行配料得混合料，其配比为：碲50～60份、铋15～20份、锑25～30份；将混合料混合均匀后放入用于熔炼的玻璃管中，并将玻璃管带料一起烘干后进行拉脖和抽真空处理，然后将装有混合料的玻璃管放入摇摆炉中进行真空摇摆熔炼，其熔炼温度控制在650～750℃，熔炼时间控制在15～25分钟，然后将玻璃管从摇摆炉取出并在室温下自然冷却；将自然冷却后的玻璃管带料垂直放入拉晶炉中进行拉晶处理，拉晶温度为600～750℃，按每小时2～3厘米的速度进行拉晶，拉晶时间控制在16～20小时，待拉晶完成后即可制得P型半导体晶棒，将制得的P型半导体晶棒经切片、切割制粒后即可制作得到P型半导体元件；所述制得的P型半导体晶棒为一头直径大、另一头直径小的圆锥体形晶棒，将该圆锥体形的P型半导体晶棒进行切片得厚度相同的晶片，晶片的小直径端为头端、大直径端为尾端，在每片晶片的尾端面上作色标记号；然后通过数控切粒的方法对每片晶片的圆锥面进行切割制粒，将每片晶片都切割制粒成相同的多边形柱体形状，该多边形柱体形状的P型半导体，即为专用于半导体制冷或制热器件的P型半导体元件。
2.根据权利要求1所述用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，其特征在于：各材料按重量份计的配比为：碲52～58份、铋16～19份、锑26～28份。
3.根据权利要求1所述用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，其特征在于：各材料按重量份计的配比为：碲55份、铋17.2份、锑27.8份。
4.根据权利要求1所述用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，其特征在于：在混合料中还加有作为调质用的四碘化碲材料，四碘化碲的加入量为混合料总重量的0.009～0.1倍。
5.根据权利要求1所述用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，其特征在于：所述的多边形柱体为四边形柱体、正六边形柱体、正八边形柱体、正十边形柱体或正十二边形柱体。
6.根据权利要求1所述用于制冷或制热器件的P型半导体元件制作方法，其特征在于：所述用于熔炼的玻璃管的长度为85～100厘米。
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