CN107851704A - 热电元件和包括热电元件的冷却装置 - Google Patents

热电元件和包括热电元件的冷却装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107851704A
CN107851704A CN201680043106.7A CN201680043106A CN107851704A CN 107851704 A CN107851704 A CN 107851704A CN 201680043106 A CN201680043106 A CN 201680043106A CN 107851704 A CN107851704 A CN 107851704A
Authority
CN
China
Prior art keywords
type thermoelectric
arm
thermoelectric arm
peak
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680043106.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107851704B (zh
Inventor
尹相仁
金圣喆
卢名来
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Innotek Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Innotek Co Ltd filed Critical LG Innotek Co Ltd
Publication of CN107851704A publication Critical patent/CN107851704A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107851704B publication Critical patent/CN107851704B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/852—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising tellurium, selenium or sulfur
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/853—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising arsenic, antimony or bismuth

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

根据本发明的一个实施例的热电元件包括：第一基板；多个p型热电臂和多个n型热电臂，交替地设置在所述第一基板上；第二基板，设置在所述多个p型热电臂和所述多个n型热电臂上；以及多个电极，用于串联连接所述多个p型热电臂和所述多个n型热电臂，其中所述n型热电臂的峰的数量和所述p型热电臂的峰的数量在2θ＝20°至60°的范围内的X射线衍射(XRD)分析中是不同的。

Description

热电元件和包括热电元件的冷却装置
技术领域
本发明涉及一种热电元件，并且更具体地，涉及一种热电元件和一种包括该热电元件的冷却装置。
背景技术
热电效应是通过材料中的电子和空穴的运动而产生的效应，意味着热和电之间的直接能量转换。
热电效应是使用热电效应的元件的总称，并且包括使用电阻的温度变化的元件、使用通过温差产生电动势的现象的塞贝克效应(Seeback effect)的元件以及使用通过电流产生吸热或放热的现象的珀尔帖效应(Peltier effect)的元件。
热电效应已被不同地应用于家用电器、电子元件、通信部件等，并且对热电元件的热电性能的需求正在逐渐增加。
热电元件包括基板、电极和热电臂(thermoelectric leg)。热电臂可能是影响热电元件的性能的重要指标。当热电元件是使用珀尔帖效应的元件时，P型热电臂的空穴和N型热电臂的电子在从外部向电热元件施加电压时移动，并且导致吸热和放热。
在这种情况下，P型热电臂和N型热电臂由于其间的热电材料差异而具有不同的电导率，因此性能受到限制。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种具有改进的性能的热电元件以及包括该热电元件的冷却装置。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种热电元件，所述热电元件包括：第一基板；多个P型热电臂和多个N型热电臂，交替地设置在所述第一基板上；第二基板，设置在所述多个P型热电臂和所述多个N型热电臂上；以及多个电极，被配置为将所述多个P型热电臂与所述多个N型热电臂串联连接，其中，在2θ＝20°至60°的范围内的X射线衍射(XRD)分析中，所述N型热电臂的峰的数量和所述P型热电臂的峰的数量是不同的。
所述N型热电臂的有效峰的数量可以少于所述P型热电臂的有效峰的数量，并且所述有效峰可以占100％总峰强度的4％或更多。
所述N型热电臂的有效峰的数量与所述P型热电臂的有效峰的数量之差可以是6或更大。
所述N型热电臂的有效峰的最高峰强度可以大于所述P型热电臂的有效峰的最高峰强度。
所述N型热电臂的有效峰的最高峰强度与所述P型热电臂的有效峰的最高峰强度之差为50％或更大。
所述N型热电臂的有效峰的最高峰可以显示在(0，0，X)表面上，其中X可以是随机数。
所述N型热电臂的有效峰的最高峰强度可以是100％总强度的90％或更多。
所述N型热电臂和所述P型热电臂可以包含碲化铋(Bi-Te)。
所述N型热电臂可以在(0，0，15)表面上具有最高峰，并且所述P型热电臂可以在(0，1，5)表面上具有最高峰。
所述N型热电臂可以具有比所述P型热电臂的晶体取向更一致的晶体取向。
所述N型热电臂可以具有比所述P型热电臂的热导率更高的热导率。
所述N型热电臂可以通过区熔法制造，并且所述P型热电臂可以通过粉末烧结法制造。
本发明的另一方面提供了一种冷却装置，所述冷却装置包括热电元件，所述热电元件包括：第一基板；多个P型热电臂和多个N型热电臂，交替地设置在所述第一基板上；第二基板，设置在所述多个P型热电臂和所述多个N型热电臂上；以及多个电极，被配置为将所述多个P型热电臂与所述多个N型热电臂串联连接，其中，在2θ＝20°至60°的范围内的XRD分析中，所述N型热电臂的峰的数量和所述P型热电臂的峰的数量互不相同。
有益效果
根据本发明的实施例，可以获得具有优异性能的热电元件。特别地，通过使热电元件的P型热电臂和N型热电臂的热导率和电导率最大化，可以获得具有高的塞贝克系数(ZT)的热电元件。因此，可以获得冷却性能优异的冷却装置。
附图说明
图1是热电元件的剖视图；
图2是热电元件的透视图；
图3是通过区熔法制造的N型热电臂的扫描电子显微镜(SEM)照片；
图4是通过区熔法制造的P型热电臂的SEM照片；
图5是通过粉末烧结法制造的N型热电臂的SEM照片；
图6是通过粉末烧结法制造的P型热电臂的SEM照片；
图7是根据本发明的实施例的热电元件的剖视图；
图8是根据本发明的实施例的热电元件的透视图；
图9示出了根据本发明的实施例的N型热电臂的X射线衍射(XRD)分析结果；
图10示出了根据本发明的实施例的P型热电臂的XRD分析结果。
[附图标记说明]
200：热电元件
210：下基板
220：下电极
230：P型热电臂
240：N型热电臂
250：上电极
260：上基板
具体实施方式
尽管本发明易受各种修改和替代形式的影响，但是其具体实施例将通过附图中的示例的方式示出并且在其中进行详细描述。然而，应该理解的是，不旨在将本发明限制于所公开的特定形式，相反，本发明将覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代方案。
应该理解，虽然术语“第一”、“第二”等可以在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应该受术语的限制。这些术语仅用于使一个元件与另一个元件区分开。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。
应该理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，该元件可以直接连接或耦接到另一元件，或者可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，不存在居间元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似的方式进行解释(即，“在...之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并非旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在还包括复数形式。应当进一步理解的是，术语“包括”、“包含”和/或“含有”当在本文中使用时，指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属的技术领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。将进一步理解的是，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与在相关领域的上下文中的意思一致的意思，并且不会被理解为理想化或过于正式的意义，除非在本文中明确地这样定义。在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，但是不管附图中的数字如何，相同或相似的元件用相同的附图标记表示，并且将省略对其的冗余描述。
图1是热电元件的剖视图，并且图2是热电元件的透视图。
参照图1和图2，热电元件100包括下基板110、下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140、上电极150和上基板160。
下电极120设置在下基板110与P型热电臂130和N型热电臂140的下表面之间，并且上电极150设置在上基板160与P型热电臂130和N型热电臂140的上表面之间。因此，多个P型热电臂130和多个N型热电臂140通过下电极120和上电极150电连接。
例如，由于珀尔帖效应，当通过引线将直流(DC)电压施加到下电极120和上电极150时，电流从P型热电臂130流向N型热电臂140的基板吸收热量并且充当冷却单元，并且电流从N型热电臂140流向P型热电臂130的基板被加热并且充当散热单元。
这里，P型热电臂130和N型热电臂140可以是包含铋(Bi)和碲(Ti)作为主要材料的碲化铋(Bi-Te)基热电臂。
根据本发明的实施例的热电元件的性能可以用塞贝克指数来表示。可以使用等式1表示塞贝克指数(ZT)。
[等式1]
ZT＝α2σT/k
这里，α表示塞贝克系数[V/K]，σ表示电导率[S/m]，α2σ表示功率因数[W/mK2]。此外，T表示温度，k表示热导率[W/mK]。k可以表示为acpρ，a表示热扩散率[cm2/S]，cp表示比热[J/gK]，ρ表示密度[g/cm3]。
为了获得热电元件的塞贝克指数，用Z表测量Z值(V/K)，并且可以用测得的Z值计算塞贝克指数(ZT)。热电臂可能影响热电元件的塞贝克指数。
同时，热电臂可以根据区熔法或粉末烧结法制造。根据区熔法，通过如下方法获得热电臂：制造热电材料的铸锭，并且缓慢地将热量施加到铸锭上以精炼铸锭，使得粒子在单一方向上重新排列，然后缓慢冷却。根据粉末烧结法，通过以下过程获得热电臂：制造热电材料的铸锭，并将其粉碎并筛选，以获得用于热电臂的粉末，然后将粉末进行烧结。图3是通过区熔法制造的N型热电臂的扫描电子显微镜(SEM)照片，图4是通过区熔法制造的P型热电臂的SEM照片，图5是通过粉末烧结法制造的N型热电臂的SEM照片，并且图6是通过粉末烧结法制造的P型热电臂的SEM照片。
表1示出了根据区熔法制造的热电臂和通过粉末烧结法制造的热电臂的特性。
[表1]
参照图3至图6和表1，根据区熔法制造的热电臂的晶体取向和根据粉末烧结法制造的热电臂的晶体取向是不同的。也就是说，根据区熔法制造的热电臂的晶体取向比根据粉末烧结法制造的热电臂的晶体取向更一致。当根据区熔法制造热电臂时，可以获得在一致方向上形成的单晶的取向。当根据粉末烧结法制造热电臂时，可以获得在各个方向上形成的多晶的取向。
同时，当通过区熔法制造热电臂时，存在由于Bi和Te之间的结合强度低而导致热电臂的强度低，并且由于高的热导率很难获得高的塞贝克指数(ZT)的问题。另外，当通过粉末烧结法制造热电臂时，热电臂可具有高的强度和低的热导率，但是由于热电材料的性能，N型热电臂具有非常低的电导率，因此存在很难获得高的塞贝克指数(ZT)的问题。相反，P型热电臂即使通过粉末烧结法制造也具有高的电导率，并且通过粉末烧结法制造的P型热电臂可获得高的冷却性能。因此，在本发明的实施例中，通过不同的方法制造包括在热电元件中的P型热电臂和N型热电臂，从而优化电导率和热导率。
图7是根据本发明的实施例的热电元件的剖视图，并且图8是根据本发明的实施例的热电元件的透视图。
参照图7和图8，热电元件200包括下基板210、下电极220、P型热电臂230、N型热电臂240、上电极250和上基板260。
下电极220设置在下基板210与P型热电臂230和N型热电臂240的下表面之间，并且上电极250设置在上基板260与P型热电臂230和N型热电臂240的上表面之间。因此，多个P型热电臂230和多个N型热电臂240交替地设置并且通过下电极220和上电极250电连接。
例如，由于珀尔帖效应，当通过引线将直流电压施加到下电极220和上电极250时，电流从P型热电臂230流向N型热电臂240的基板吸收热量以充当冷却单元，并且电流从N型热电臂240流向P型热电臂230的基板被加热并且充当散热单元。
为此，下基板210和上基板260可以是诸如Cu基板、Cu合金基板、Cu-Al合金基板、Al2O3基板等的金属基板。此外，下电极220和上电极250可以包含诸如Cu、Ag、Ni等的电极材料，并且下电极220和上电极250的厚度可以在0.01mm到0.3mm的范围内。尽管未示出，但是介电层可以形成在下基板210与下电极220之间以及上基板260与上电极250之间。
在这种情况下，P型热电臂230和N型热电臂240可以是包含铋(Bi)和碲(Ti)作为主要材料的碲化铋(Bi-Te)基热电臂。例如，P型热电臂230可以进一步包含锑(Sb)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一种。N型热电臂240可以进一步包含硒(Se)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一种。
在这种情况下，P型热电臂230的晶体取向与N型热电臂240的晶体取向不同。即，N型热电臂240具有图3所示的晶体取向，并且P型热电臂230具有图6所示的晶体取向。如此，N型热电臂240的晶体取向比P型热电臂230的晶体取向更一致。也就是说，热电臂240的晶体形成在一致的方向上，并且与N型热电臂240的晶体相比，P型热电臂230的晶体形成在各个方向上。为此，N型热电臂240通过区熔法制造，并且可以具有100,000至110,000的电导率(S/m)、200±10的塞贝克系数(uV/K)以及1.2至1.6的热导率(W/mK)。此外，P型热电臂230可以通过粉末烧结法制造，并且可以具有90,000至100,000的电导率(S/m)、200±10的塞贝克系数(uV/K)以及0.9至1.1的热导率(W/mK)。因此，热导率和电导率得到优化，并且因此可以提高包括P型热电臂230和N型热电臂240的热电元件的热电性能和冷却性能。
在这种情况下，P型热电臂230和N型热电臂240的X射线衍射(XRD)分析结果不同。
图9示出了根据本发明的实施例的N型热电臂的X射线衍射(XRD)分析结果，并且图10示出了根据本发明的实施例的P型热电臂的XRD分析结果。
表2示出了图9所示的图的分析结果值，并且表3示出了图10所示的图的分析结果值。
[表2]
[表3]
参考图9和图10以及表2和表3，在2θ＝20°至60°的范围内的XRD分析中，N型热电臂240的峰的数量与P型热电臂250的峰的数量不同，并且N型热电臂240的有效峰的数量少于P型热电臂230的有效峰的数量。在这种情况下，有效峰是指包括大于或等于整个峰强度的4％的峰。
参照表2，对于根据本发明的实施例的N型热电臂240，由于当2θ＝20°至60°时的XRD分析结果，当2θ＝44.8571时，观察到一个有效峰。相反，根据表3，对于根据本发明的实施例的P型热电臂230，由于在2θ＝20°至60°范围内的XRD分析结果，观察到七个有效峰。由此，在2θ＝20°至60°的范围内的XRD分析结果表明，N型热电臂240的有效峰的数量与P型热电臂230的有效峰的数量之差大于或等于6。
此外，当2θ＝44.8571时，出现N型热电臂240的有效峰的最高峰，并且最高峰的强度为32711cps deg并占总强度的97.51％。因此，当2θ＝28.193时，出现P型热电臂230的有效峰的最高峰，并且最高峰的强度为1167cps deg并占总强度的36.90％。由此表明，N型热电臂240的有效峰的最高峰强度高于P型热电臂230的有效峰的最高峰强度，并且N型热电臂240的有效峰的最高峰强度与P型热电臂230的有效峰的最高峰强度之差大于或等于50％。
同时，通过区熔法制造N型热电臂240，因此其晶体可以形成在一致的方向上。因此，N型热电臂240的有效峰的最高峰显示在(0，0，X)表面上，并且X可以是随机数。如图9和图10以及表2和表3所示，当N型热电臂240和P型热电臂230包含碲化铋(Bi-Te)时，N型热电臂240在(0，0，15)表面上具有最高峰，并且P型热电臂230在(0，1，5)表面上具有最高峰作为主峰。因此，N型热电臂240的晶体形成在一致方向上，并且与N型热电臂240的晶体相比，P型热电臂230的晶体形成在各个方向上。
当N型热电臂240和P型热电臂230的晶体取向不同时，可以增大塞贝克指数，并且可以提高热电元件的冷却性能。
表4示出了根据比较例和根据实施例的示例的性能之间的比较的结果。
[表4]
比较例1 比较例2 示例
Qc(W) 55.632 48.956 63.42
ΔT() 66.77 58.76 76.12
COPc 0.683 0.60 0.77
在表4中，比较例1是N型热电臂和P型热电臂分别具有图3和图4中的晶体取向的情况，比较例2是N型热电臂和P型热电臂分别具有图5和图6中的晶体取向的情况，示例是N型热电臂具有图3中的晶体取向并且P型热电臂具有图6中的晶体取向的情况。
Qc(W)表示冷却热容量，并且通过相反地利用当热电元件被冷却时温度降低的原理，将热量施加到热电元件的冷却单元，直到冷却单元的温度达到散热单元的温度，因此所施加的热量被测量为Qc(W)。使用冷却水均匀地维持热电元件的一个表面的温度，并且操作热电元件以使其另一个表面被冷却，并且在另一个表面的温度不再进一步降低的点处的一个表面和另一个表面之间的温差被测量为ΔT(℃)。通过将Qc(W)除以输入功率来测量COPc。
参照图4，根据本发明的实施例，当N型热电臂具有图3中的晶体取向并且P型热电臂具有图6中的晶体取向时，与比较例1和比较例2相比，可以获得优异的冷却性能。
除了冷却装置之外，根据本发明的实施例的热电元件可以应用于发电装置和加热装置。具体地，根据本发明的实施例的热电元件可以主要应用于光通信模块、传感器、医疗设备、测量设备、航空航天工业、冰箱、冷却器、车辆通风座椅、杯架、洗衣机、烘干机、酒窖、净化器、用于传感器的电源装置、热电堆等。
聚合酶链反应(PCR)装置可以是根据本发明的实施例的热电元件应用于医疗设备的示例。PCR装置是通过扩增DNA来确定DNA的序列表的装置，并且是需要精确的温度控制并需要热循环的装置。为此，可以将基于珀尔帖的热电元件应用于医疗设备。
将根据本发明的实施例的热电元件应用于医疗设备的另一示例包括光检测器。在这种情况下，光检测器可以是红外-紫外检测器、电荷耦合器件(CCD)传感器、X射线检测器、热电热参考源(TTRS)等。基于珀尔贴的热电元件可以用来冷却光检测器。因此，可以防止由于光检测器中的温度升高而引起的波长变化、输出降低、分辨率降低等。
将根据本发明的实施例的热电元件应用于医疗设备的又一个示例包括免疫测定分析仪、体外诊断装置、通用温度控制和冷却***、物理治疗装置、液体冷却器***、血浆温度控制装置等。因此，精确的温度控制是可行的。
将根据本发明的实施例的热电元件应用于医疗设备的又一示例包括人造心脏。因此，可以将功率提供给人造心脏。
将根据本发明的实施例的热电元件应用于航空航天工业的示例包括星体追踪器、热成像摄像机、红外-紫外检测器、CCD传感器、哈勃太空望远镜、TTRS等。因此，可以保持图像传感器的温度。
将根据本发明的实施例的热电元件应用于航空航天工业的另一示例包括冷却装置、加热器、发电装置等。
虽然以上已经详细描述了本发明的示例实施例及其优点，但是应当理解的是，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种变化、替换和变更。

Claims (20)

1.一种热电元件，包括：
第一基板；
多个P型热电臂和多个N型热电臂，交替地设置在所述第一基板上；
第二基板，设置在所述多个P型热电臂和所述多个N型热电臂上；以及
多个电极，被配置为将所述多个P型热电臂与所述多个N型热电臂串联连接，
其中，在2θ＝20°至60°的范围内的X射线衍射(XRD)分析中，所述N型热电臂的峰的数量和所述P型热电臂的峰的数量是不同的。
2.根据权利要求1所述的热电元件，其中：
所述N型热电臂的有效峰的数量少于所述P型热电臂的有效峰的数量；并且
所述有效峰占100％总峰强度的4％或更多。
3.根据权利要求2所述的热电元件，其中，所述N型热电臂的有效峰的数量与所述P型热电臂的有效峰的数量之差为6或更大。
4.根据权利要求2所述的热电元件，其中，所述N型热电臂的有效峰的最高峰强度大于所述P型热电臂的有效峰的最高峰强度。
5.根据权利要求4所述的热电元件，其中，所述N型热电臂的有效峰的最高峰强度与所述P型热电臂的有效峰的最高峰强度之差为50％或更大。
6.根据权利要求2所述的热电元件，其中，所述N型热电臂的有效峰的最高峰显示在(0，0，X)表面上，
其中X是一个随机数。
7.根据权利要求2所述的热电元件，其中，所述N型热电臂的有效峰的最高峰强度为100％总强度的90％或更多。
8.根据权利要求2所述的热电元件，其中，所述N型热电臂和所述P型热电臂包含碲化铋(Bi-Te)。
9.根据权利要求8所述的热电元件，其中：
所述N型热电臂在(0，0，15)表面上具有最高峰；并且
所述P型热电臂在(0，1，5)表面上具有最高峰。
10.根据权利要求2所述的热电元件，其中，所述N型热电臂具有比所述P型热电臂的晶体取向更一致的晶体取向。
11.根据权利要求2所述的热电元件，其中，所述N型热电臂具有比所述P型热电臂的热导率更高的热导率。
12.根据权利要求2所述的热电元件，其中：
所述N型热电臂通过区熔法制造，并且
所述P型热电臂通过粉末烧结法制造。
13.根据权利要求2所述的热电元件，其中，所述N型热电臂的有效峰的数量是1。
14.根据权利要求1所述的热电元件，其中：
所述N型热电臂具有100000至110000的电导率(S/m)、200±10的塞贝克指数(uV/K)以及1.2至1.6的热导率(W/mK)；并且
所述P型热电臂具有90000至100000的电导率(S/m)、200±10的塞贝克指数(uV/K)以及0.9至1.1的热导率(W/mK)。
15.一种包括热电元件的冷却装置，所述冷却装置包括：
第一基板；
多个P型热电臂和多个N型热电臂，交替地设置在所述第一基板上；
第二基板，设置在所述多个P型热电臂和所述多个N型热电臂上；以及
多个电极，被配置为将所述多个P型热电臂与所述多个N型热电臂串联连接，
其中，在2θ＝20°至60°的范围内的X射线衍射(XRD)分析中，所述N型热电臂的峰的数量和所述P型热电臂的峰的数量是不同的。
16.根据权利要求15所述的冷却装置，其中：
所述N型热电臂的有效峰的数量少于所述P型热电臂的有效峰的数量；并且
所述有效峰占100％总峰强度的4％或更多。
17.根据权利要求16所述的冷却装置，其中，所述N型热电臂的有效峰的最高峰强度大于所述P型热电臂的有效峰的最高峰强度。
18.根据权利要求16所述的冷却装置，其中，所述N型热电臂的晶体取向比所述P型热电臂的晶体取向更一致。
19.根据权利要求16所述的冷却装置，其中：
所述N型热电臂通过区熔法制造，并且
所述P型热电臂通过粉末烧结法制造。
20.根据权利要求16所述的冷却装置，其中所述N型热电臂的有效峰的数量是1。
CN201680043106.7A 2015-07-20 2016-07-20 热电元件和包括热电元件的冷却装置 Active CN107851704B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0102563 2015-07-20
KR1020150102563A KR102380106B1 (ko) 2015-07-20 2015-07-20 열전 소자 및 이를 포함하는 냉각 장치
PCT/KR2016/007927 WO2017014567A1 (ko) 2015-07-20 2016-07-20 열전 소자 및 이를 포함하는 냉각 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107851704A true CN107851704A (zh) 2018-03-27
CN107851704B CN107851704B (zh) 2021-11-23

Family

ID=57834925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680043106.7A Active CN107851704B (zh) 2015-07-20 2016-07-20 热电元件和包括热电元件的冷却装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180212132A1 (zh)
KR (1) KR102380106B1 (zh)
CN (1) CN107851704B (zh)
WO (1) WO2017014567A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017209680A1 (de) * 2017-06-08 2018-12-13 Mahle International Gmbh Temperierungsschicht
CN114551706B (zh) * 2022-02-21 2022-10-21 北京航空航天大学 一种p型硒化铋锑热电材料及其制备方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1233347A (zh) * 1996-09-13 1999-10-27 株式会社小松制作所 热电半导体材料,及其制造方法和用该材料的热电微型组件及热锻造方法
US6458319B1 (en) * 1997-03-18 2002-10-01 California Institute Of Technology High performance P-type thermoelectric materials and methods of preparation
US20050217715A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Thermoelectric material and thermoelectric device
CN1839486A (zh) * 2003-08-26 2006-09-27 京瓷株式会社 热电材料、热电元件及热电模块及它们的制造方法
JP2008147261A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Toyota Industries Corp ｐ型の熱電材料及びその製造方法
CN101220513A (zh) * 2007-09-28 2008-07-16 北京科技大学 一种提高N型多晶Bi2Te3热电性能的热处理方法
JP2009111357A (ja) * 2007-10-10 2009-05-21 Toyota Central R&D Labs Inc 熱電材料及びその製造方法
CN101558504A (zh) * 2006-10-17 2009-10-14 住友化学株式会社 热电转换材料、其制造方法、热电转换元件以及提高热电转换材料强度的方法
CN102252895A (zh) * 2011-03-23 2011-11-23 东华大学 一种n型Bi2Te3块体材料的力学性能的测试方法
WO2013119298A2 (en) * 2011-11-21 2013-08-15 Research Triangle Institute Nanoparticle compact materials for thermoelectric application
JP2013219308A (ja) * 2012-04-12 2013-10-24 Toyota Industries Corp Ｂｉ−Ｔｅ系熱電材料
KR20140103765A (ko) * 2013-02-19 2014-08-27 삼성전자주식회사 그래핀 함유 복합 적층체, 그 제조방법, 이를 포함하는 열전재료 및 열전모듈과 열전 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101468991B1 (ko) * 2013-06-17 2014-12-04 공주대학교 산학협력단 열전 소자 재료, 그 제조 방법, 및 그를 포함하는 열전 소자 장치

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1233347A (zh) * 1996-09-13 1999-10-27 株式会社小松制作所 热电半导体材料,及其制造方法和用该材料的热电微型组件及热锻造方法
US6458319B1 (en) * 1997-03-18 2002-10-01 California Institute Of Technology High performance P-type thermoelectric materials and methods of preparation
CN101369624A (zh) * 2003-08-26 2009-02-18 京瓷株式会社 热电材料、热电元件及热电模块及它们的制造方法
CN1839486A (zh) * 2003-08-26 2006-09-27 京瓷株式会社 热电材料、热电元件及热电模块及它们的制造方法
US20050217715A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Thermoelectric material and thermoelectric device
JP2005286229A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Toshiba Corp 熱電材料および熱電変換素子
CN101558504A (zh) * 2006-10-17 2009-10-14 住友化学株式会社 热电转换材料、其制造方法、热电转换元件以及提高热电转换材料强度的方法
JP2008147261A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Toyota Industries Corp ｐ型の熱電材料及びその製造方法
CN101220513A (zh) * 2007-09-28 2008-07-16 北京科技大学 一种提高N型多晶Bi2Te3热电性能的热处理方法
JP2009111357A (ja) * 2007-10-10 2009-05-21 Toyota Central R&D Labs Inc 熱電材料及びその製造方法
CN102252895A (zh) * 2011-03-23 2011-11-23 东华大学 一种n型Bi2Te3块体材料的力学性能的测试方法
WO2013119298A2 (en) * 2011-11-21 2013-08-15 Research Triangle Institute Nanoparticle compact materials for thermoelectric application
JP2013219308A (ja) * 2012-04-12 2013-10-24 Toyota Industries Corp Ｂｉ−Ｔｅ系熱電材料
KR20140103765A (ko) * 2013-02-19 2014-08-27 삼성전자주식회사 그래핀 함유 복합 적층체, 그 제조방법, 이를 포함하는 열전재료 및 열전모듈과 열전 장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BED POUDEL等: ""High-Thermoelectric Performance of Nanostructured Bismuth Antimony Telluride Bulk Alloys"", 《SCIENCE》 *
SINTERINGYU PAN等: ""Mechanically enhanced p- and n-type Bi2Te3-based thermoelectric materials reprocessed from commercial ingots by ball milling and spark plasma sintering"", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107851704B (zh) 2021-11-23
KR102380106B1 (ko) 2022-03-29
KR20170010647A (ko) 2017-02-01
WO2017014567A1 (ko) 2017-01-26
US20180212132A1 (en) 2018-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103403899B (zh) 热电装置、具有该热电装置的热电模块以及其制造方法
CN104247062B (zh) 热电装置和热电冷却模块的制造方法以及使用该热电冷却模块的设备
JP6987077B2 (ja) 熱電レグ及びこれを含む熱電素子
KR102652904B1 (ko) 열전 소자
JP7387612B2 (ja) 熱電装置
JP7091341B2 (ja) 熱電焼結体および熱電素子
CN107851704A (zh) 热电元件和包括热电元件的冷却装置
KR102377305B1 (ko) 열전소자
CN108475716A (zh) 热电元件
KR102509339B1 (ko) 열전 소자
KR102271221B1 (ko) 열전 소자
KR102501544B1 (ko) 열전 소자 및 그의 보수 방법
KR102621998B1 (ko) 열전 레그 및 이를 포함하는 열전 소자
KR102358897B1 (ko) 열전 소자
EP3989298A1 (en) Thermoelectric element
KR102514013B1 (ko) 열전 소자
KR20200105190A (ko) 냉온장치
KR20210019812A (ko) 열전소결재료 제조장치 및 열전소결재료 제조방법
KR20200091573A (ko) 열전 소자
KR20180088015A (ko) 열전 소자
KR20190046162A (ko) 열전 소자
KR20180086937A (ko) 열전소자 어셈블리

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant