KR20160005588A - temperature sensor - Google Patents

temperature sensor Download PDF

Info

Publication number
KR20160005588A
KR20160005588A KR1020140084760A KR20140084760A KR20160005588A KR 20160005588 A KR20160005588 A KR 20160005588A KR 1020140084760 A KR1020140084760 A KR 1020140084760A KR 20140084760 A KR20140084760 A KR 20140084760A KR 20160005588 A KR20160005588 A KR 20160005588A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
type semiconductor
semiconductor element
thermoelectric
insulating substrate
connecting portion
Prior art date
Application number
KR1020140084760A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이성호
김석
유상용
이영수
정재연
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020140084760A priority Critical patent/KR20160005588A/en
Priority to CN201510084836.9A priority patent/CN105318982A/en
Publication of KR20160005588A publication Critical patent/KR20160005588A/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

Abstract

The present invention relates to a thermoelectric module. According to the present invention, the thermoelectric module comprises: an upper insulation substrate; a lower insulation substrate; a thermoelement arranged between the upper insulation substrate and the lower insulation substrate; and an electrode formed between the thermoelement and the lower insulation substrate, wherein the electrode is to apply a current to the thermoelement or to draw out an electromotive force generated by the thermoelement. The thermoelement comprises: a P-type semiconductor device wherein a first connection unit is formed on an upper part thereof; and an N-type semiconductor device wherein a second connection unit is formed on the upper part thereof. The first connection unit of the P-type semiconductor device and the second connection unit of the N-type semiconductor device are directly and electrically connected to each other; thus reducing a boundary surface. Moreover, contact resistance is reduced such that a loss due to Joule′s heat is reduced, thereby improving efficiency and performance of the thermoelectric module. When the thermoelectric module is used as a temperature sensor, the temperature sensor improves a resolution thereof, and reduces material costs.

Description

온도센서{temperature sensor}A temperature sensor

본 발명은 열전 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a thermoelectric module.

온도센서는 오븐, 냉장고 등 가정용 제품의 일정한 온도 유지를 모니터링하기 위한 필수적인 부품이다. 또한 산업 설비에서도 정밀한 온도 유지와 조절 같은 모니터링은 고부가가치 제품 생산을 위한 설비의 필수 조건이라고 할 수 있다. 따라서, 일상 생활 및 산업 분야를 포함한 거의 모든 분야에서 온도 모니터링을 위한 온도 센서는 필수라고 할 수 있다. 현재 판매되고 있는 온도센서는 측정하고자 하는 온도 범위 및 해상도 등에 따라 여러 가지 형태가 존재한다.The temperature sensor is an essential component for monitoring the constant temperature maintenance of household products such as ovens and refrigerators. In addition, monitoring such as precise temperature maintenance and control is an essential requirement for high value-added products in industrial facilities. Therefore, temperature sensors for temperature monitoring are essential in almost every field, including everyday life and industry. There are various types of temperature sensors currently sold depending on the temperature range and resolution to be measured.

열전현상은 크게 두 가지 기술로 나눌 수 있는데, 펠티에 효과를 응용한 냉각 기술 및 제벡 효과를 이용한 에너지 발전(energy harvesting) 기술로 분류되며, 두 경우 모두 향후 기업의 흥망성쇠를 좌우할 만큼 중요한 기술이라고 할 수 있다. 특히, 현 시점에서 화석에너지 사용의 급증으로 인한 지구온난화 및 에너지 고갈 문제는 신재생에너지 개발에 대한 연구를 가속화시키고 있다. 또한, 모든 장비 및 전자기기는 투입된 대부분의 에너지를 열의 형태로 버리고 있다.Thermoelectric phenomenon can be classified into two kinds of technologies, namely, cooling technology using Peltier effect, and energy harvesting technology using Seebeck effect. In both cases, it is important technology to influence the rise and fall of the enterprise in the future . Especially, the problem of global warming and energy exhaustion due to the rapid increase of fossil energy use is accelerating the research on the development of new and renewable energy. In addition, all equipment and electronic equipment discards most of the input energy in the form of heat.

따라서, 버려지는 열 에너지를 재사용하여 새로운 영역에 응용할 수 있다면 에너지 위기를 극복하는 좋은 방법론이 될 것이다. 그 일례로 자동차폐열, 폐기물 소각로, 제철소, 발전소, 지열, 전자기기, 체온 등에서 버려지는 많은 폐열을 이용하여 전기에너지로 재생산하려는 노력이 세계적으로 많이 연구되고 있는 실정이다.Therefore, if the abandoned heat energy can be reused and applied to new areas, it would be a good method to overcome the energy crisis. For example, many attempts have been made to reproduce electric energy using waste heat discharged from automobile waste heat, waste incinerator, steel mill, power plant, geothermal heat, electronic equipment, and body temperature.

특히 열전발전은 체적발전이며 다른 발전과 융합이 가능하므로 미래에 대한 응용성 면에서 매우 큰 장점을 가지고 있다. 냉각분야에서도 IT 산업의 발달과 더불어 전자부품의 소형화, 고전력화, 고집적화, 슬림화에 따라 발열량이 증가하고 있으며, 발생된 열은 전자기기의 오작동 및 효율을 떨어뜨리는 중요한 요인으로 작용하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 열전소자를 사용하고 있으며, 열전소자의 무소음, 빠른 냉각속도, 국부냉각 등의 기능을 충분히 활용한다면 그 응용성은 더욱 커질 수밖에 없다.In particular, thermoelectric power generation is a volumetric power generation and can be fused with other power generation, so it has a great advantage in application to the future. In the field of cooling, the amount of heat generated is increasing due to the development of the IT industry as well as the miniaturization, high power consumption, high integration and slimness of electronic components, and the generated heat is an important factor for reducing malfunction and efficiency of electronic devices. In order to solve these problems, a thermoelectric element is used. If the functions of the thermoelectric element such as noiselessness, rapid cooling rate and local cooling are sufficiently utilized, the applicability of the thermoelectric element can not be increased.

종래의 열전소자는 크게 n형 반도체, p형 반도체, p-n 접합을 연결하는 금속전극 및 세라믹 기판으로 구성되며, 이것을 단일 모듈이라고 한다. 단일 모듈이 냉각 또는 발전소자로서 사용되기 위해서는 n형과 p형 반도체에서 전하들을 생성한 후, n형과 p형 반도체가 전극을 통하여 회로에 연결되어야만 한다.Conventional thermoelectric elements are mainly composed of an n-type semiconductor, a p-type semiconductor, a metal electrode connecting a p-n junction, and a ceramic substrate, which is referred to as a single module. In order for a single module to be used as a cooling or power generation device, n-type and p-type semiconductors must be connected to the circuit through the electrodes after generating charges in the n-type and p-type semiconductors.

따라서, 단일 모듈의 효율을 높이기 위해서는 모듈을 구성하는 각 부분의 고효율화 및 구성하는 각 부분 간의 효율을 서로 최적이 되도록 설계해야 한다. 또한 단일 모듈은 낮은 성능을 갖고 있기 때문에 실제로는 단일 모듈이 여러 개 구성되어 있는 복합 모듈을 사용하는 것이 일반적인 관례이다.Therefore, in order to increase the efficiency of a single module, the efficiency of each part constituting the module and the efficiency of each constituent part should be designed to be optimum to each other. Also, since a single module has low performance, it is common practice to use a composite module that actually consists of several single modules.

기존의 복합 모듈은 p-n으로 구성된 단일 모듈을 사용 조건에 맞게 직렬로 반복해서 형성한다. 각 단일 모듈은 금속전극으로 연결되며, 금속전극은 세라믹 기판과 연결되어 있다. 각 단일 모듈은 열원으로부터 서로 평행하게 설계되어 있으므로, 열원으로부터 반도체 재료 자체의 온도기울기는 단일 모듈 간 동일하다.A conventional composite module is formed by repeating a single module composed of p-n in series in accordance with the conditions of use. Each single module is connected to a metal electrode, and the metal electrode is connected to a ceramic substrate. Since each single module is designed parallel to each other from a heat source, the temperature gradient of the semiconductor material itself from the heat source is the same between the single modules.

열전 모듈은 그 기능을 유지하기 위하여 히트 싱크로의 열 이동이 원활하게 이루어짐과 동시에 전극과 반도체 사이의 접촉 저항을 충분히 줄여야 효율이 높아질 수 있다. 현재는 이러한 이종 물질 간의 접합이 n형 반도체와 전극, p형 반도체와 전극 사이에 존재한다. 즉 이종 접합 간의 경계 면에서 열이 많이 발생하는 구조로 되어 있어, 열전 모듈의 효율이 떨어진다.In order to maintain the function of the thermoelectric module, heat transfer to the heat sink is smooth and the contact resistance between the electrode and the semiconductor is sufficiently reduced so that the efficiency can be increased. At present, the bonding between these dissimilar materials exists between the n-type semiconductor and the electrode, and between the p-type semiconductor and the electrode. That is, since the structure generates a lot of heat at the interface between the heterojunctions, the efficiency of the thermoelectric module deteriorates.

하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은, 열전 모듈에 관한 것으로, 열전소자의 형태의 변경에 따라 한 번의 납땜에 의한 복합접합층의 형성만으로, 열전소자 간을 전기적으로 연결시키는 전극의 역할 및 열전소자와 절연기판을 기계적으로 연결시키는 접합재 등의 역할을 복합적으로 구현해낼 수 있어, 공정이 간단하여 제작비용이 절감되는 비대칭 열전소자를 이용한 열전 모듈에 관한 것이다.The patent documents described in the following prior art documents relate to a thermoelectric module and it is an object of the present invention to provide a thermoelectric module in which the role of an electrode for electrically connecting thermoelectric elements and thermoelectric To a thermoelectric module using an asymmetric thermoelectric element which can realize a complex function of a device and a bonding material for mechanically connecting an element and an insulating substrate, and which is simple in manufacturing process and thus can be manufactured at low cost.

KRKR 10-2010-002402810-2010-0024028 AA

본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 과제는, p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자의 접촉을 위한 전극을 제거하고 p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자를 직접 접촉시킴으로써 이종 접합 간의 계면을 줄이고 접촉 저항을 줄여 주울열에 의한 손실을 줄임으로써 효율이 높고 성능이 향상된 열전 모듈을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate an electrode for contact between a p-type semiconductor element and an n-type semiconductor element, reduce the interface between the heterojunctions by contacting the p- To thereby reduce the loss due to heat, thereby providing a thermoelectric module with high efficiency and improved performance.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 열전 모듈은, 상부 절연 기판; 하부 절연 기판; 상기 상부 절연 기판과 상기 하부 절연 기판 사이에 배치된 열전소자; 및 상기 열전소자와 상기 하부 절연 기판 사이에 형성되고 상기 열전소자에 전류를 인가하거나 상기 열전소자로부터 발생하는 기전력을 인출하기 위한 전극을 포함하고, 상기 열전소자는 상부에 제1 연결부가 형성된 p형 반도체 소자와 상부에 제2 연결부가 형성된 n형 반도체 소자를 포함하며, 상기 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 상기 n형 반도체 소자의 제2 연결부는 서로 전기적으로 직접 연결된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric module including: an upper insulating substrate; A lower insulating substrate; A thermoelectric element disposed between the upper insulating substrate and the lower insulating substrate; And an electrode formed between the thermoelectric element and the lower insulating substrate for applying a current to the thermoelectric element or drawing out an electromotive force generated from the thermoelectric element, wherein the thermoelectric element has a p-type An n-type semiconductor element having a semiconductor element and a second connection portion formed on an upper portion thereof, wherein the first connection portion of the p-type semiconductor element and the second connection portion of the n-type semiconductor element are electrically connected directly to each other.

본 발명의 일 실시예에 의한 열전 모듈에서, 상기 p형 반도체 소자의 상면과 상기 n형 반도체 소자의 상면은 상기 상부 절연 기판에 직접 접합된다.In the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, the upper surface of the p-type semiconductor element and the upper surface of the n-type semiconductor element are directly bonded to the upper insulating substrate.

본 발명의 일 실시예에 의한 열전 모듈에서, p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자의 접촉을 위한 전극이 제거되고, p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자가 직접 접촉됨으로써 이종 접합 간의 계면이 줄고 접촉 저항이 감소되어 주울열에 의한 손실이 줄어든다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 열전 모듈은 효율이 높고 향상된 성능을 갖는다.In the thermoelectric module according to the embodiment of the present invention, the electrode for contact between the p-type semiconductor element and the n-type semiconductor element is removed, and the interface between the p-type semiconductor element and the n- The resistance is reduced and the loss due to Joule heat is reduced. Accordingly, the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention has high efficiency and improved performance.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 열전 모듈을 서모파일 온도 센서로 사용하는 경우, p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자의 접촉을 위한 전극이 제거되어 접촉 저항의 감소로 인하여 주울열에 의한 손실을 최소화할 수 있기 때문에, 온도 센서의 분해능을 향상시킬 수 있고 재료비를 절감할 수 있다.Also, when the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention is used as a thermopile temperature sensor, the electrode for contacting the p-type semiconductor device and the n-type semiconductor device is removed to reduce the loss due to the joule heat The resolution of the temperature sensor can be improved and the material cost can be reduced.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of a term in order to best describe its invention The present invention should be construed in accordance with the spirit and scope of the present invention.

도 1은 일반적인 열전 모듈에서 발생할 수 있는 열의 형태를 설명하기 위한 도면.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 열전 모듈을 도시한 단면도.
도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 의한 열전 모듈을 도시한 단면도.
도 3a는 본 발명의 제3 실시예에 의한 열전 모듈을 도시한 단면도.
도 3b는 본 발명의 제4 실시예에 의한 열전 모듈을 도시한 단면도.
도 4a는 본 발명의 제5 실시예에 의한 열전 모듈을 도시한 단면도.
도 4b는 본 발명의 제6 실시예에 의한 열전 모듈을 도시한 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining heat patterns that can be generated in a general thermoelectric module. FIG.
2A is a sectional view showing a thermoelectric module according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric module according to a second embodiment of the present invention. FIG.
3A is a sectional view showing a thermoelectric module according to a third embodiment of the present invention.
3B is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric module according to a fourth embodiment of the present invention.
4A is a cross-sectional view of a thermoelectric module according to a fifth embodiment of the present invention.
4B is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric module according to a sixth embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention Should be construed in accordance with the principles and the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings.

또한, "제1", "제2", "일 면". "타 면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.Also, "first", "second", "one side". The terms "other" and the like are used to distinguish one element from another, and the element is not limited by the terms.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 열전 모듈에서 발생할 수 있는 열의 형태를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining heat patterns that can occur in a general thermoelectric module.

도 1에 도시된 열전 모듈(100)은 세라믹 기판(101, 102) 사이에 p형 반도체 소자(114), n형 반도체 소자(116), p형 반도체 소자(118) 및 n형 반도체 소자(120)를 포함하며, 상기 p형 반도체 소자(114)와 n형 반도체 소자(116)는 구리(Cu) 전극(104)에 의해 전기적으로 연결되어 p-n 접합을 형성하고, 상기 p형 반도체 소자(118)와 n형 반도체 소자(120)는 구리(Cu) 전극(108)에 의해 전기적으로 연결되어 p-n 접합을 형성한다.1 includes a p-type semiconductor element 114, an n-type semiconductor element 116, a p-type semiconductor element 118 and an n-type semiconductor element 120 (not shown) between the ceramic substrates 101 and 102, The p-type semiconductor device 114 and the n-type semiconductor device 116 are electrically connected by a copper (Cu) electrode 104 to form a pn junction, and the p- Type semiconductor element 120 and the n-type semiconductor element 120 are electrically connected by a copper (Cu) electrode 108 to form a pn junction.

또한, n형 반도체 소자(116)와 p형 반도체 소자(118)는 구리 전극(106)에 의해 전기적으로 직렬로 연결되어 있고, p형 반도체 소자(114)와 n형 반도체 소자(120)는 각각 구리 전극(110)과 구리 전극(112)에 연결되어 있다.The p-type semiconductor device 116 and the p-type semiconductor device 118 are electrically connected in series by the copper electrode 106. The p-type semiconductor device 114 and the n- And is connected to the copper electrode 110 and the copper electrode 112.

상기 구리 전극(110, 112)은 열전 모듈(100)에 전류를 인가하거나 열전 모듈(100)로부터 발생된 기전력을 인출하기 위한 전극이다.The copper electrodes 110 and 112 are electrodes for applying a current to the thermoelectric module 100 or for taking out electromotive force generated from the thermoelectric module 100.

도 1에 도시된 열전 모듈(100)의 구리 전극(110, 112)에 전기장을 인가하게 되면, 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 소자(114, 116, 118, 120) 내의 전자나 홀은 각각 (+)와 (-) 전극 쪽으로 이동하게 된다. 이 경우 반도체 소자(114, 116, 118, 120) 내의 전자나 홀은 이동 전에 흡수한 열에너지를 가지고 이동하는데 이러한 원리에 의해 열전 모듈(100)은 냉각 기능을 수행할 수 있다.When an electric field is applied to the copper electrodes 110 and 112 of the thermoelectric module 100 shown in FIG. 1, electrons and holes in the semiconductor devices 114, 116, 118, and 120, respectively, +) And (-) electrodes. In this case, the electrons and holes in the semiconductor devices 114, 116, 118 and 120 move with the absorbed heat energy before the movement, and the thermoelectric module 100 can perform the cooling function by this principle.

반대로, 열전 모듈(100)의 양단에 온도차가 발생하면 전압 차이가 발생하여 기전력이 발생되므로 구리 전극(110, 112) 간의 기전력을 감지하면 열전 모듈(100)을 온도 센서로서 사용할 수 있다.On the other hand, when a temperature difference is generated at both ends of the thermoelectric module 100, a voltage difference occurs and an electromotive force is generated. Therefore, when the electromotive force between the copper electrodes 110 and 112 is sensed, the thermoelectric module 100 can be used as a temperature sensor.

이러한 냉각 기능을 수행하거나 온도 센서로서 사용되는 두 가지 경우 모두 전자와 홀의 원활한 이동이 있어야 한다. 만약 전자나 홀이 이동 중에 어떠한 방해물에 부딪힌다면 열전 모듈의 효과는 떨어질 수밖에 없다.In both cases of performing this cooling function or being used as a temperature sensor, there must be smooth movement of electrons and holes. If an electron or hole hits any obstruction while moving, the effect of the thermoelectric module will be reduced.

도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 열전 모듈(100)은 수학식 1과 같이 이론적으로 열을 흡수할 수 있다.As shown in FIG. 1, a conventional thermoelectric module 100 can theoretically absorb heat as shown in Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에서 첫번째 항목은 열전소자에 의한 열 펌핑 효과이며, 열전소자의 제벡 계수(

Figure pat00002
), 인가 전류(I) 및 온도(T)에 의존함을 알 수 있다. 따라서, 재료적인 관점에서 개선시켜야 할 요소이다.The first item in Equation 1 is the thermal pumping effect by the thermoelectric element,
Figure pat00002
), The applied current (I) and the temperature (T). Therefore, it is an element to be improved from the viewpoint of material.

두번째 항목은 주울열에 의한 손실이다. 동일 재료 내에서 열이 발생할 수도 있지만, 이종 재료 간의 접합부에서 더 많은 열이 발생할 수 있다. 특히, 이 항목은 전류(I)의 제곱승에 비례하고 저항(R)에 비례하기 때문에, 개선해야만 하는 부분이다.The second item is loss due to Joule heat. Heat may be generated within the same material, but more heat may be generated at the junctions between dissimilar materials. Particularly, this item is a part that must be improved since it is proportional to the square power of the current I and proportional to the resistance R.

마지막 항목은 열평형에 의한 부분으로 열전도 계수(K)와 온도 차(

Figure pat00003
)와 관련되며, 히트 싱크와 관련된 부분이다.The last item is the part due to thermal equilibrium. The thermal conductivity (K) and the temperature difference
Figure pat00003
), Which is the portion associated with the heat sink.

수학식 1로부터 열전 모듈이 최대한 흡수할 수 있는 열량은 수학식 2와 같이 계산할 수 있다.From Equation (1), the heat absorbed by the thermoelectric module can be calculated as shown in Equation (2).

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 2에서 알 수 있듯이, 전류 또는 저항에 의한 주울열을 감소시키면 열전 모듈의 성능을 향상시킬 수 있고 향상된 열전 모듈의 성능으로 인해 열전 모듈을 온도 센서로서 사용하는 경우 온도 센서의 분해능을 향상시킬 수 있으며 재료비를 감소시킬 수 있다. 결론적으로, 최대 흡열량의 성능을 낼 수 있는 열전 모듈을 제조하면, 열전 모듈로 구성된 서모파일(thermopile) 온도 센서의 성능도 개선될 것이다.As can be seen from Equation (2), if the joule heat caused by the current or the resistance is reduced, the performance of the thermoelectric module can be improved and the resolution of the temperature sensor can be improved when the thermoelectric module is used as the temperature sensor due to the improved thermoelectric module performance. And the material cost can be reduced. In conclusion, the performance of a thermopile temperature sensor composed of a thermoelectric module will be improved by manufacturing a thermoelectric module capable of achieving the maximum heat absorption capacity.

도 2a 및 도 2b에 각각 도시된 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 의한 열전 모듈은 하나의 열전소자를 포함하는 단일 열전 모듈이고, 도 3a 내지 도 4b에 각각 도시된 제3 실시예 내지 제6 실시예에 의한 열전 모듈은 2개의 열전소자가 직렬로 연결된 복합 열전 모듈이다.The thermoelectric module according to the first embodiment and the second embodiment of the present invention shown in Figs. 2A and 2B is a single thermoelectric module including one thermoelectric element, and the third thermoelectric module shown in Figs. 3A to 4B, The thermoelectric module according to the sixth to sixth embodiments is a composite thermoelectric module in which two thermoelectric elements are connected in series.

본 발명의 제1 실시예 내지 제6 실시예에 의한 열전 모듈은, 도 1에 도시된 바와 같은 열전 모듈(100)에서 전자나 홀의 이동을 어렵게 하는 전극(104)과 반도체 소자(114, 116) 사이의 계면 또는 전극(108)과 반도체 소자(118, 120) 사이의 계면을 제거하고 p형 반도체 소자(114)와 n형 반도체 소자(116)를 전기적으로 직접 연결하여 열전소자의 접촉 저항을 감소시킴으로써 최대 흡열량의 성능을 낼 수 있도록 열전 모듈의 효과를 높이는 구조이다.The thermoelectric module according to the first to sixth embodiments of the present invention includes the electrode 104 and the semiconductor elements 114 and 116 which make it difficult to move electrons or holes in the thermoelectric module 100 as shown in FIG. The interface between the electrode 108 and the semiconductor elements 118 and 120 is removed and the contact resistance of the thermoelectric element is reduced by electrically connecting the p type semiconductor element 114 and the n type semiconductor element 116 electrically To increase the effect of the thermoelectric module to achieve the maximum heat absorption capacity.

특히, 도 3a 및 도 3b에 도시된 본 발명의 제3 실시예 및 제4 실시예에 의한 열전 모듈은, 추가적으로 도 1에 도시된 열전 모듈(100)에서 반도체 소자(116)와 반도체 소자(118) 간의 직렬 연결을 위한 전극(106)을 제거하고, n형 반도체 소자(116)와 p형 반도체 소자(118)를 전기적으로 직접 연결함으로써 열전소자의 접촉 저항을 감소시켜 최대 흡열량의 성능을 낼 수 있도록 열전 모듈의 효과를 높이는 구조이다.Particularly, the thermoelectric module according to the third embodiment and the fourth embodiment of the present invention shown in FIGS. 3A and 3B may further include the semiconductor element 116 and the semiconductor element 118 (not shown) in the thermoelectric module 100 shown in FIG. And the contact resistance of the thermoelectric element is reduced by electrically connecting the n-type semiconductor element 116 and the p-type semiconductor element 118 electrically, thereby achieving the maximum heat absorbing capacity The effect of thermoelectric module is increased.

우선, 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 의한 열전 모듈(200)에 대해 설명하기로 한다.First, the thermoelectric module 200 according to the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. FIG.

도 2a에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 의한 열전 모듈(200)은, 상부 절연 기판(202), 하부 절연 기판(204), 상기 상부 절연 기판(202)과 상기 하부 절연 기판(204) 사이에 배치된 열전소자(201), 및 상기 열전소자(201)와 상기 하부 절연 기판(204) 사이에 형성되고 상기 열전소자(201)에 전류를 인가하거나 상기 열전소자(201)로부터 발생하는 기전력을 인출하기 위한 제1 전극(214) 및 제2 전극(216)을 포함한다.The thermoelectric module 200 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2A includes an upper insulating substrate 202, a lower insulating substrate 204, the upper insulating substrate 202 and the lower insulating substrate 204, And an electromotive force generated from the thermoelectric element 201, which is formed between the thermoelectric element 201 and the lower insulating substrate 204 and applies a current to the thermoelectric element 201, The first electrode 214 and the second electrode 216 for drawing out the first electrode 214 and the second electrode 216, respectively.

상기 열전소자(201)는 상부에 제1 연결부(210)가 형성된 p형 반도체 소자(206)와 상부에 제2 연결부(212)가 형성된 n형 반도체 소자(208)를 포함하며, 상기 p형 반도체 소자(206)의 제1 연결부(210)와 상기 n형 반도체 소자(208)의 제2 연결부(212)는 서로 전기적으로 직접 연결되어 있다.The thermoelectric element 201 includes an n-type semiconductor element 208 having a p-type semiconductor element 206 having a first connection portion 210 formed thereon and a second connection portion 212 formed thereon, The first connection part 210 of the device 206 and the second connection part 212 of the n-type semiconductor device 208 are electrically connected to each other directly.

또한, 상기 p형 반도체 소자(206)의 상면(218)과 상기 n형 반도체 소자(208)의 상면(220)은 상기 상부 절연 기판(202)의 하면(222)에 직접 접합되어 있다.The upper surface 218 of the p-type semiconductor element 206 and the upper surface 220 of the n-type semiconductor element 208 are directly bonded to the lower surface 222 of the upper insulating substrate 202.

상기 상부 절연 기판(202) 및 하부 절연 기판(204)은 세라믹 기판을 포함하여 다양한 유형의 절연 기판을 포함할 수 있다.The upper insulating substrate 202 and the lower insulating substrate 204 may include various types of insulating substrates including a ceramic substrate.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 의한 열전 모듈(200)은, p형 반도체 소자(206)와 n형 반도체 소자(208)가 제1 연결부(210)와 제2 연결부(212)에 의해 전기적으로 직접 연결되고, p형 반도체 소자(206)의 상면(218)과 n형 반도체 소자(208)의 상면(220)이 상부 절연 기판(202)의 하면(222)과 직접 접촉되어 있기 때문에, 경계면이 줄어들어, 접촉 저항에 의한 주울열에 의한 손실이 감소된다. 따라서, 동일한 전력이 인가되는 경우, 접촉 저항에 의한 접촉 열이 줄어들어 열전 모듈의 효율을 높이고 성능을 향상시킬 수 있다.The thermoelectric module 200 according to the first embodiment of the present invention is configured such that the p-type semiconductor element 206 and the n-type semiconductor element 208 are connected to the first connecting portion 210 and the second connecting portion 212 And the upper surface 218 of the p-type semiconductor element 206 and the upper surface 220 of the n-type semiconductor element 208 are in direct contact with the lower surface 222 of the upper insulating substrate 202 , The interface is reduced, and the loss due to Joule heat due to contact resistance is reduced. Accordingly, when the same power is applied, the contact heat due to the contact resistance is reduced, thereby increasing the efficiency of the thermoelectric module and improving the performance.

또한, 열전 모듈(200)의 양단에 온도차가 발생하여 기전력이 발생하는 경우, 접촉 저항을 줄임으로써 열전 모듈의 효율을 높일 수 있고, 열전 모듈(200)을 온도 센서로서 사용하는 경우, 온도 센서의 분해능을 향상시킬 수 있으며, 재료비를 절감할 수 있다.In addition, when the temperature difference is generated at both ends of the thermoelectric module 200 to generate electromotive force, the efficiency of the thermoelectric module can be increased by reducing the contact resistance. When the thermoelectric module 200 is used as a temperature sensor, The resolution can be improved, and the material cost can be reduced.

본 발명의 제1 실시예에서, p형 반도체 소자(206)로서 SbTe 계열의 반도체가 사용되고, n형 반도체 소자(208)로서 BiTe 계열의 반도체가 사용되며, 전극(214, 216)으로서 Cu, Al, Ni 등의 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다.In the first embodiment of the present invention, an SbTe series semiconductor is used as the p-type semiconductor element 206, a BiTe series semiconductor is used as the n-type semiconductor element 208, and Cu, Al , Ni, or the like may be used, but the embodiment of the present invention is not limited thereto.

도 2b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 의한 열전 모듈(200)에 대해 설명하기로 한다.Referring to FIG. 2B, the thermoelectric module 200 according to the second embodiment of the present invention will be described.

도 2b에 도시된 열전 모듈(200)은 도 2a에 도시된 열전 모듈(200)과 거의 동일하다. 다만, 도 2b에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 의한 열전 모듈(200)은 상부 절연 기판(202)의 하면(222)에 형성된 밀착부(223) 및 상부 절연 기판(202)을 소정 간격 이격시켜 하부 절연 기판(204)에 고정시키는 고정부(224)를 더 포함하고 있다는 점이 도 2a에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 의한 열전 모듈(200)과 상이하다.The thermoelectric module 200 shown in FIG. 2B is almost the same as the thermoelectric module 200 shown in FIG. 2A. The thermoelectric module 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2B has a tight contact portion 223 formed on the lower surface 222 of the upper insulating substrate 202, And further includes a fixing portion 224 for fixing the lower insulating substrate 204 to the lower insulating substrate 204. The thermoelectric module 200 according to the first embodiment of the present invention is different from the thermoelectric module 200 shown in FIG.

상기 밀착부(223)는, p형 반도체 소자(206)의 제1 연결부(210)와 n형 반도체 소자(208)의 제2 연결부(212)가 서로 밀착되도록 상부 절연 기판(202)의 하면에 형성된다. 본 발명의 제2 실시예에서, 상기 밀착부(223)는 상기 상부 절연 기판(202)과 일체로 형성되지만, 별도의 밀착부(223)가 상기 상부 절연 기판(202)에 접합됨으로써 형성될 수도 있다.The tight contact portion 223 is formed on the lower surface of the upper insulating substrate 202 so that the first connecting portion 210 of the p-type semiconductor element 206 and the second connecting portion 212 of the n- . In the second embodiment of the present invention, the tight contact portion 223 is formed integrally with the upper insulating substrate 202, but may be formed by bonding another tight contact portion 223 to the upper insulating substrate 202 have.

상기 밀착부(223)는, p형 반도체 소자(206)와 n형 반도체 소자(208)의 바깥쪽 면들의 일부와 접촉되어 p형 반도체 소자(206)의 제1 연결부(210)와 n형 반도체 소자(208)의 제2 연결부(212)를 서로 밀착시키는 역할을 한다.The contact portion 223 is in contact with a part of the outer surfaces of the p-type semiconductor element 206 and the n-type semiconductor element 208 to connect the first connection portion 210 of the p- And the second connection portions 212 of the element 208 are in close contact with each other.

또한, 상기 고정부(224)는, p형 반도체 소자(206)의 상면(218)과 n형 반도체 소자(208)의 상면(220)이 상부 절연 기판(202)의 하면(222)에 밀착되도록 상부 절연 기판(202)을 소정 간격 이격시켜 하부 절연 기판(204)에 고정시킨다.The fixing portion 224 is formed such that the upper surface 218 of the p-type semiconductor element 206 and the upper surface 220 of the n-type semiconductor element 208 are in close contact with the lower surface 222 of the upper insulating substrate 202 The upper insulating substrate 202 is fixed to the lower insulating substrate 204 with a predetermined distance therebetween.

도 2b에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 의한 열전 모듈(200)의 동작은 도 2a에 도시된 열전 모듈(200)의 동작과 동일하므로 생략하기로 한다.The operation of the thermoelectric module 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2B is the same as that of the thermoelectric module 200 shown in FIG.

도 3a 및 도 3b를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예 및 제4 실시예에 의한 열전 모듈(300)에 대해 설명하기로 한다.The thermoelectric module 300 according to the third embodiment and the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. FIG.

도 3a에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 의한 열전 모듈(300)은 p형 반도체 소자(306), n형 반도체 소자(308), p형 반도체 소자(310), n형 반도체 소자(312)가 반복 순환되어 서로 전기적으로 직접 연결되는 구조로 되어 있다.The thermoelectric module 300 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3A includes a p-type semiconductor element 306, an n-type semiconductor element 308, a p-type semiconductor element 310, an n-type semiconductor element 312 ) Are repeatedly circulated and electrically connected to each other directly.

도 3a에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 의한 열전 모듈(300)은, 상부 절연 기판(302), 하부 절연 기판(304), 서로 전기적으로 직렬로 연결된 제1 열전소자(307)와 제2 열전소자(311)가 상기 상부 절연 기판(302)과 상기 하부 절연 기판(304) 사이에 배치된 열전소자부(301), 및 상기 열전소자부(301)와 상기 하부 절연 기판(304) 사이에 형성되고 상기 열전소자부(301)에 전류를 인가하거나 상기 열전소자부(301)로부터 발생하는 기전력을 인출하기 위한 제1 전극(326)과 제2 전극(328)을 포함한다.The thermoelectric module 300 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3A includes an upper insulating substrate 302, a lower insulating substrate 304, a first thermoelectric element 307 electrically connected in series with each other, 2 thermoelectric element 311 is disposed between the upper insulating substrate 302 and the lower insulating substrate 304 and between the thermoelectric element 301 and the lower insulating substrate 304 And a first electrode 326 and a second electrode 328 for applying a current to the thermoelectric element 301 or drawing out an electromotive force generated from the thermoelectric element 301.

상기 제1 열전소자(307)는 상부에 제1 연결부(314)가 형성된 p형 반도체 소자(306) 및 상부에 제2 연결부(316)가 형성되고 하부에 제3 연결부(318)가 형성된 n형 반도체 소자(308)를 포함한다.The first thermoelectric element 307 includes a p-type semiconductor element 306 having a first connecting portion 314 formed thereon, an n-type semiconductor element 306 having a second connecting portion 316 formed thereon and a third connecting portion 318 formed thereon, And a semiconductor device 308.

상기 제2 열전소자(311)는 상부에 제1 연결부(322)가 형성되고 하부에 제4 연결부(320)가 형성된 p형 반도체 소자(310) 및 상부에 제2 연결부(324)가 형성된 n형 반도체 소자(312)를 포함한다.The second thermoelectric element 311 includes a p-type semiconductor element 310 having a first connection portion 322 formed at an upper portion thereof and a fourth connection portion 320 formed at an upper portion thereof and an n-type semiconductor element 310 having a second connection portion 324 formed thereon. And a semiconductor device 312.

상기 제1 열전소자(307)의 p형 반도체 소자(306)의 제1 연결부(314)와 n형 반도체 소자(308)의 제2 연결부(316)는 서로 전기적으로 직접 연결되어 있다.The first connecting portion 314 of the p-type semiconductor element 306 and the second connecting portion 316 of the n-type semiconductor element 308 of the first thermoelectric element 307 are electrically connected to each other directly.

또한, 상기 제2 열전소자(311)의 p형 반도체 소자(310)의 제1 연결부(322)와 n형 반도체 소자(312)의 제2 연결부(324)는 서로 전기적으로 직접 연결되어 있다.The first connection portion 322 of the p-type semiconductor element 310 of the second thermoelectric element 311 and the second connection portion 324 of the n-type semiconductor element 312 are electrically connected to each other directly.

또한, 상기 제1 열전소자(307)의 p형 반도체 소자(306)의 상면(330)과 n형 반도체 소자(308)의 상면(332)은 상기 상부 절연 기판(302)의 하면(338)에 직접 접합되어 있다.The upper surface 330 of the p-type semiconductor element 306 and the upper surface 332 of the n-type semiconductor element 308 of the first thermoelectric element 307 are connected to the lower surface 338 of the upper insulating substrate 302 Are directly bonded.

또한, 상기 제2 열전소자(311)의 p형 반도체 소자(310)의 상면(334)과 n형 반도체 소자(312)의 상면(336)은 상기 상부 절연 기판(302)의 하면(338)에 직접 접합되어 있다.The upper surface 334 of the p-type semiconductor element 310 and the upper surface 336 of the n-type semiconductor element 312 of the second thermoelectric element 311 are connected to the lower surface 338 of the upper insulating substrate 302 Are directly bonded.

또한, 상기 제1 열전소자(307)의 n형 반도체 소자(312)의 하부에 형성된 제3 연결부(318)와 상기 제2 열전소자(311)의 p형 반도체 소자(310)의 하부에 형성된 제4 연결부(320)는 서로 전기적으로 직접 연결되어 있다.The first thermoelectric conversion element 307 includes a third connection portion 318 formed below the n-type semiconductor element 312 and a third connection portion 318 formed below the p-type semiconductor element 310 of the second thermoelectric element 311. 4 connection portions 320 are electrically connected directly to each other.

또한, 제1 열전소자(307)의 n형 반도체 소자(308)의 하면(340)과 제2 열전소자(311)의 p형 반도체 소자(310)의 하면(342)은 상기 하부 절연 기판(304)의 상면(344)에 직접 접합되어 있다.The lower surface 340 of the n-type semiconductor element 308 of the first thermoelectric element 307 and the lower surface 342 of the p-type semiconductor element 310 of the second thermoelectric element 311 are connected to the lower insulating substrate 304 (Not shown).

본 발명의 제3 실시예에 의한 열전소자부(301)는 서로 전기적으로 직렬로 연결된 2개의 열전소자들(307, 311)을 포함하지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 서로 전기적으로 직렬로 연결된 3개 이상의 열전소자들을 포함할 수 있다.The thermoelectric element portion 301 according to the third embodiment of the present invention includes two thermoelectric elements 307 and 311 electrically connected in series to each other. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, And may include three or more thermoelectric elements connected in series.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 의한 열전 모듈(300)은 p형 반도체 소자(306), n형 반도체 소자(308), p형 반도체 소자(310), n형 반도체 소자(312)가 반복 순환되어 서로 전기적으로 연결되는 구조로 되어 있지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, n형 반도체 소자, p형 반도체 소자, n형 반도체 소자, p형 반도체 소자가 반복 순환되어 서로 전기적으로 연결되는 구조로 되어 있을 수 있다. 즉, 본 발명의 제3 실시예에 의한 열전 모듈(300)에서, p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자의 배치 순서는 한정되지 않고, p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자가 번갈아 반복 배치되면 된다.In the thermoelectric module 300 according to the third embodiment of the present invention, the p-type semiconductor element 306, the n-type semiconductor element 308, the p-type semiconductor element 310 and the n- However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the n-type semiconductor device, the p-type semiconductor device, the n-type semiconductor device, and the p-type semiconductor device may be repeatedly circulated and electrically connected . ≪ / RTI > That is, in the thermoelectric module 300 according to the third embodiment of the present invention, the arrangement order of the p-type semiconductor element and the n-type semiconductor element is not limited, and the p-type semiconductor element and the n-type semiconductor element may be alternately repeatedly arranged .

상기와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예에 의한 열전 모듈(300)은, p형 반도체 소자(306)와 n형 반도체 소자(308)가 제1 연결부(314)와 제2 연결부(316)에 의해 전기적으로 직접 연결되고, p형 반도체 소자(310)와 n형 반도체 소자(312)가 제1 연결부(322)와 제2 연결부(324)에 의해 전기적으로 직접 연결되며, p형 반도체 소자들(306, 310)의 상면들(330, 334)과 n형 반도체 소자들(308, 312)의 상면들(332, 336)이 직접 상부 절연 기판(302)의 하면(338)과 접촉되고, 제1 열전소자(307)의 n형 반도체 소자(308)의 제3 연결부(318)와 제2 열전소자(311)의 p형 반도체 소자(310)의 제4 연결부(320)가 서로 전기적으로 직접 연결되며, 제1 열전소자(307)의 n형 반도체 소자(308)의 하면(340)과 제2 열전소자(311)의 p형 반도체 소자(310)의 하면(342)이 하부 절연 기판(304)의 상면(344)에 직접 접합되어 있기 때문에, 경계면이 줄어들어, 접촉 저항에 따른 주울열에 의한 손실이 감소된다.The thermoelectric module 300 according to the third embodiment of the present invention is configured such that the p-type semiconductor element 306 and the n-type semiconductor element 308 are connected to the first connection portion 314 and the second connection portion 316 And the p-type semiconductor element 310 and the n-type semiconductor element 312 are electrically connected directly to each other by the first connection portion 322 and the second connection portion 324, and the p- The upper surfaces 330 and 334 of the n-type semiconductor elements 306 and 310 and the upper surfaces 332 and 336 of the n type semiconductor elements 308 and 312 are directly in contact with the lower surface 338 of the upper insulating substrate 302, The third connecting portion 318 of the n-type semiconductor element 308 of the thermoelectric element 307 and the fourth connecting portion 320 of the p-type semiconductor element 310 of the second thermoelectric element 311 are electrically connected directly to each other The lower surface 340 of the n-type semiconductor element 308 of the first thermoelectric element 307 and the lower surface 342 of the p-type semiconductor element 310 of the second thermoelectric element 311 are bonded to the lower insulating substrate 304 And is directly bonded to the upper surface 344 , The interface is reduced, and the loss due to Joule heat due to the contact resistance is reduced.

따라서, 동일한 전력이 인가되는 경우, 접촉 저항으로 인한 접촉 열이 줄어들어 열전 모듈의 효율을 높이고 성능을 향상시킬 수 있다.Accordingly, when the same power is applied, the contact heat due to the contact resistance is reduced, thereby increasing the efficiency of the thermoelectric module and improving the performance.

또한, 열전 모듈(300)의 양단에 온도차가 발생하여 기전력이 발생하는 경우, 접촉 저항을 줄임으로써 열전 모듈의 효율을 높일 수 있고, 열전 모듈(300)을 온도 센서로서 사용하는 경우, 온도 센서의 분해능을 향상시킬 수 있으며, 재료비를 절감할 수 있다.When the temperature difference is generated at both ends of the thermoelectric module 300 and the electromotive force is generated, the efficiency of the thermoelectric module can be increased by reducing the contact resistance. When the thermoelectric module 300 is used as the temperature sensor, The resolution can be improved, and the material cost can be reduced.

도 3b를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 의한 열전 모듈(300)에 대해 설명하기로 한다.Referring to FIG. 3B, the thermoelectric module 300 according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

도 3b에 도시된 열전 모듈(300)은 도 3a에 도시된 열전 모듈(300)과 거의 동일하다. 다만, 도 3b에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 의한 열전 모듈(300)은 상부 절연 기판(302)의 하면(338)에 형성된 제1 밀착부(346a, 346b)와, 하부 절연 기판(304)의 상면(344)에 형성된 제2 밀착부(348) 및 상부 절연 기판(302)을 소정 간격 이격시켜 하부 절연 기판(304)에 고정시키는 고정부(350)를 더 포함하고 있다는 점이 도 3a에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 의한 열전 모듈(300)과 상이하다.The thermoelectric module 300 shown in FIG. 3B is almost the same as the thermoelectric module 300 shown in FIG. 3A. The thermoelectric module 300 according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 3B includes first contact portions 346a and 346b formed on the lower surface 338 of the upper insulating substrate 302, The second contact portion 348 formed on the upper surface 344 of the lower insulating substrate 304 and the fixing portion 350 fixing the upper insulating substrate 302 to the lower insulating substrate 304 by a predetermined distance are also included in FIG. Is different from the thermoelectric module 300 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG.

상기 제1 밀착부(346a)는 p형 반도체 소자(306)와 n형 반도체 소자(308)의 바깥쪽 면들의 일부와 접촉되어 p형 반도체 소자(306)의 제1 연결부(314)와 n형 반도체 소자(308)의 제2 연결부(316)를 서로 밀착시킨다.The first contact portion 346a is in contact with a part of the outer surfaces of the p-type semiconductor element 306 and the n-type semiconductor element 308 to form the first connection portion 314 of the p- The second connection portions 316 of the semiconductor element 308 are brought into close contact with each other.

또한, 상기 제1 밀착부(346b)는 p형 반도체 소자(310)와 n형 반도체 소자(312)의 바깥쪽 면들의 일부와 접촉되어 p형 반도체 소자(310)의 제1 연결부(322)와 n형 반도체 소자(312)의 제2 연결부(324)를 서로 밀착시킨다.The first contact portion 346b is in contact with a part of the outer surfaces of the p-type semiconductor element 310 and the n-type semiconductor element 312 to form the first connection portion 322 of the p- and the second connection portions 324 of the n-type semiconductor device 312 are brought into close contact with each other.

또한, 상기 제2 밀착부(348)는 제1 열전소자(307)의 n형 반도체 소자(308)의 제3 연결부(318)와 제2 열전소자(311)의 p형 반도체 소자(310)의 제4 연결부(320)를 서로 밀착시킨다.The second adhered portion 348 is formed on the third connecting portion 318 of the n-type semiconductor element 308 of the first thermoelectric element 307 and the third connecting portion 318 of the p- The fourth connecting portions 320 are brought into close contact with each other.

본 발명의 제3 실시예에서, 상기 제1 밀착부(346a, 346b)는 상기 상부 절연 기판(302)과 일체로 형성되지만, 별도의 제1 밀착부(346a, 346b)가 상기 상부 절연 기판(302)에 접합됨으로써 형성될 수도 있다.The first contact portions 346a and 346b are integrally formed with the upper insulating substrate 302 but the first contact portions 346a and 346b are formed on the upper insulating substrate 302, respectively.

또한, 본 발명의 제3 실시예에서, 상기 제2 밀착부(348)는, 상기 하부 절연 기판(304)과 일체로 형성되지만, 별도의 제2 밀착부(348)가 상기 하부 절연 기판(304)에 접합됨으로써 형성될 수도 있다.In the third embodiment of the present invention, the second adhered portion 348 is formed integrally with the lower insulating substrate 304, but a separate second adhered portion 348 is formed on the lower insulating substrate 304 As shown in Fig.

또한, 상기 고정부(350)는, p형 반도체 소자(306, 310)의 상면(330, 334)과 n형 반도체 소자(308, 312)의 상면(332, 336)이 상부 절연 기판(302)의 하면(338)에 밀착되도록 상부 절연 기판(302)을 소정 간격 이격시켜 하부 절연 기판(304)에 고정시킨다.The upper portion 330 and 334 of the p-type semiconductor elements 306 and 310 and the upper surfaces 332 and 336 of the n-type semiconductor elements 308 and 312 are connected to the upper insulating substrate 302, The upper insulating substrate 302 is fixed to the lower insulating substrate 304 by a predetermined distance so as to be in close contact with the lower surface 338 of the lower insulating substrate 304.

도 3b에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 의한 열전 모듈(300)의 동작은 도 3a에 도시된 열전 모듈(300)의 동작과 동일하므로 생략하기로 한다.The operation of the thermoelectric module 300 according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 3B is the same as that of the thermoelectric module 300 shown in FIG.

도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 제5 실시예 및 제6 실시예에 의한 열전 모듈(400)에 대해 설명하기로 한다.The thermoelectric module 400 according to the fifth and sixth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.

도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 제5 실시예 및 제6 실시예에 의한 열전 모듈(400)은 p형 반도체 소자(406), n형 반도체 소자(408), 전극(422), p형 반도체 소자(410), n형 반도체 소자(412)가 반복 순환되고, 제1 열전소자(407)와 제2 열전소자(411)의 각각의 p형 및 n형 반도체 소자(406과 408 및 410과 412)의 상부는 서로 전기적으로 직접 연결되어 있으며, 제1 열전소자(407)와 제2 열전소자(411)는 전극(422)을 통해 서로 전기적으로 직렬로 연결되어 있는 구조로 되어 있다.The thermoelectric module 400 according to the fifth and sixth embodiments of the present invention shown in Figs. 4A and 4B includes a p-type semiconductor element 406, an n-type semiconductor element 408, electrodes 422, p Type semiconductor element 410 and the n-type semiconductor element 412 are repeatedly circulated and the p-type and n-type semiconductor elements 406 and 408 and 410 of the first thermoelectric element 407 and the second thermoelectric element 411 The first thermoelectric element 407 and the second thermoelectric element 411 are electrically connected to each other through an electrode 422 in series.

도 4a에 도시된 본 발명의 제5 실시예에 의한 열전 모듈(400)은, 상부 절연 기판(402), 하부 절연 기판(404), 전극(422)을 통해 서로 전기적으로 직렬로 연결된 제1 열전소자(407)와 제2 열전소자(411)가 상기 상부 절연 기판(402)과 상기 하부 절연 기판(404) 사이에 배치된 열전소자부(401), 및 상기 열전소자부(401)와 상기 하부 절연 기판(404) 사이에 형성되고 상기 열전소자부(401)에 전류를 인가하거나 상기 열전소자부(401)로부터 발생하는 기전력을 인출하기 위한 제1 전극(424)과 제2 전극(426)을 포함한다.The thermoelectric module 400 according to the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 4A includes a first thermoelectric module 400 electrically connected in series through an upper insulating substrate 402, a lower insulating substrate 404, A device 407 and a second thermoelectric transducer 411 are disposed between the upper insulating substrate 402 and the lower insulating substrate 404 and a thermoelectric transducer unit 401 disposed between the thermoelectric transducer unit 401 and the lower insulating substrate 404, A first electrode 424 and a second electrode 426 formed between the insulating substrate 404 and for applying a current to the thermoelectric element 401 or drawing out electromotive force generated from the thermoelectric element 401 .

상기 제1 열전소자(407)는 상부에 제1 연결부(414)가 형성된 p형 반도체 소자(406)와 상부에 제2 연결부(416)가 형성된 n형 반도체 소자(408)를 포함한다.The first thermoelectric element 407 includes a p-type semiconductor element 406 having a first connection portion 414 formed thereon and an n-type semiconductor element 408 having a second connection portion 416 formed thereon.

상기 제2 열전소자(411)는 상부에 제1 연결부(418)가 형성된 p형 반도체 소자(410)와 상부에 제2 연결부(420)가 형성된 n형 반도체 소자(412)를 포함한다.The second thermoelectric element 411 includes a p-type semiconductor element 410 having a first connection portion 418 formed thereon and an n-type semiconductor element 412 having a second connection portion 420 formed thereon.

상기 제1 열전소자(407)의 p형 반도체 소자(406)의 제1 연결부(414)와 n형 반도체 소자(408)의 제2 연결부(416)는 서로 전기적으로 직접 연결되어 있다.The first connection portion 414 of the p-type semiconductor element 406 and the second connection portion 416 of the n-type semiconductor element 408 of the first thermoelectric element 407 are electrically connected to each other directly.

또한, 상기 제2 열전소자(411)의 p형 반도체 소자(410)의 제1 연결부(418)와 n형 반도체 소자(412)의 제2 연결부(420)는 서로 전기적으로 직접 연결되어 있다.The first connection portion 418 of the p-type semiconductor device 410 and the second connection portion 420 of the n-type semiconductor device 412 of the second thermoelectric element 411 are electrically connected to each other directly.

또한, 상기 제1 열전소자(407)의 p형 반도체 소자(406)의 상면(430)과 n형 반도체 소자(408)의 상면(432)은 상기 상부 절연 기판(402)의 하면(438)에 직접 접합되어 있다.The upper surface 430 of the p-type semiconductor element 406 and the upper surface 432 of the n-type semiconductor element 408 of the first thermoelectric element 407 are connected to the lower surface 438 of the upper insulating substrate 402 Are directly bonded.

또한, 상기 제2 열전소자(411)의 p형 반도체 소자(410)의 상면(434)과 n형 반도체 소자(412)의 상면(436)은 상기 상부 절연 기판(402)의 하면(438)에 직접 접합되어 있다.The upper surface 434 of the p-type semiconductor element 410 and the upper surface 436 of the n-type semiconductor element 412 of the second thermoelectric element 411 are connected to the lower surface 438 of the upper insulating substrate 402 Are directly bonded.

또한, 상기 제1 열전소자(407)의 n형 반도체 소자(408)의 하면(440)과 상기 제2 열전소자(411)의 p형 반도체 소자(410)의 하면(442)은 전극(422)을 통해 서로 전기적으로 연결되어 있고, 상기 전극(422)은 하부 절연 기판(404)의 상면(444)에 형성되어 있다.The lower surface 440 of the n-type semiconductor element 408 of the first thermoelectric element 407 and the lower surface 442 of the p-type semiconductor element 410 of the second thermoelectric element 411 are connected to the electrode 422, And the electrode 422 is formed on the upper surface 444 of the lower insulating substrate 404.

본 발명의 제5 실시예에 의한 열전소자부(401)는 서로 전기적으로 직렬로 연결된 2개의 열전소자들(407, 411)을 포함하지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 서로 전기적으로 직렬로 연결된 3개 이상의 열전소자들을 포함할 수 있다.The thermoelectric element 401 according to the fifth embodiment of the present invention includes two thermoelectric elements 407 and 411 electrically connected in series to each other. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, And may include three or more thermoelectric elements connected in series.

또한, 본 발명의 제5 실시예에 의한 열전 모듈(400)은 p형 반도체 소자(406), n형 반도체 소자(408), p형 반도체 소자(410), n형 반도체 소자(412)가 반복 순환되어 서로 전기적으로 연결되는 구조로 되어 있지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, n형 반도체 소자, p형 반도체 소자, n형 반도체 소자, p형 반도체 소자가 반복 순환되어 서로 전기적으로 연결되는 구조로 되어 있을 수 있다. 즉, 본 발명의 제5 실시예에 의한 열전 모듈(400)에서, p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자의 배치 순서는 한정되지 않고, p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자가 번갈아 반복 배치되면 된다.In the thermoelectric module 400 according to the fifth embodiment of the present invention, the p-type semiconductor element 406, the n-type semiconductor element 408, the p-type semiconductor element 410 and the n-type semiconductor element 412 are repeated However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the n-type semiconductor device, the p-type semiconductor device, the n-type semiconductor device, and the p-type semiconductor device may be repeatedly circulated and electrically connected . ≪ / RTI > That is, in the thermoelectric module 400 according to the fifth embodiment of the present invention, the arrangement order of the p-type semiconductor element and the n-type semiconductor element is not limited, and the p-type semiconductor element and the n-type semiconductor element may be alternately repeatedly arranged .

상기와 같이 구성된 본 발명의 제5 실시예에 의한 열전 모듈(400)은, p형 반도체 소자(406)와 n형 반도체 소자(408)가 제1 연결부(414)와 제2 연결부(416)에 의해 전기적으로 직접 연결되고, p형 반도체 소자(410)와 n형 반도체 소자(412)가 제1 연결부(418)와 제2 연결부(420)에 의해 전기적으로 직접 연결되며, p형 반도체 소자들(406, 410)의 상면들(430, 434)과 n형 반도체 소자들(408, 412)의 상면들(432, 436)이 직접 상부 절연 기판(402)의 하면(438)과 접촉되어 있기 때문에, 경계면이 줄어들어, 접촉 저항에 따른 주울열에 의한 손실이 감소된다.In the thermoelectric module 400 according to the fifth embodiment of the present invention configured as described above, the p-type semiconductor element 406 and the n-type semiconductor element 408 are connected to the first connecting portion 414 and the second connecting portion 416 And the p-type semiconductor device 410 and the n-type semiconductor device 412 are electrically connected directly to each other by the first connection part 418 and the second connection part 420, and the p- The upper surfaces 430 and 434 of the n-type semiconductor elements 406 and 410 and the upper surfaces 432 and 436 of the n-type semiconductor elements 408 and 412 are directly in contact with the lower surface 438 of the upper insulating substrate 402, The interface is reduced and the loss due to Joule heat due to contact resistance is reduced.

따라서, 동일한 전력이 인가되는 경우, 접촉 저항으로 인한 접촉 열이 줄어들어 열전 모듈의 효율을 높이고 성능을 향상시킬 수 있다.Accordingly, when the same power is applied, the contact heat due to the contact resistance is reduced, thereby increasing the efficiency of the thermoelectric module and improving the performance.

또한, 열전 모듈(400)의 양단에 온도차가 발생하여 기전력이 발생하는 경우, 접촉 저항을 줄임으로써 열전 모듈의 효율을 높일 수 있고, 열전 모듈(400)을 온도 센서로서 사용하는 경우, 온도 센서의 분해능을 향상시킬 수 있으며, 재료비를 절감할 수 있다.In addition, when the temperature difference is generated at both ends of the thermoelectric module 400 and the electromotive force is generated, the efficiency of the thermoelectric module can be increased by reducing the contact resistance. When the thermoelectric module 400 is used as the temperature sensor, The resolution can be improved, and the material cost can be reduced.

도 4b를 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 의한 열전 모듈(400)에 대해 설명하기로 한다.Referring to FIG. 4B, the thermoelectric module 400 according to the sixth embodiment of the present invention will be described.

도 4b에 도시된 열전 모듈(400)은 도 4a에 도시된 열전 모듈(400)과 거의 동일하다. 다만, 도 4b에 도시된 본 발명의 제6 실시예에 의한 열전 모듈(400)은 상부 절연 기판(402)의 하면(438)에 형성된 제1 밀착부(446a, 446b) 및 상부 절연 기판(402)을 소정 간격 이격시켜 하부 절연 기판(404)에 고정시키는 고정부(448)를 더 포함하고 있다는 점이 도 4a에 도시된 본 발명의 제5 실시예에 의한 열전 모듈(400)과 상이하다.The thermoelectric module 400 shown in FIG. 4B is almost the same as the thermoelectric module 400 shown in FIG. 4A. The thermoelectric module 400 according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 4B includes first contact portions 446a and 446b formed on the lower surface 438 of the upper insulating substrate 402, And a fixing portion 448 for fixing the thermally conductive layer 404 to the lower insulating substrate 404 at a predetermined distance from the thermoelectric module 400 according to the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 4A.

상기 제1 밀착부(446a)는 p형 반도체 소자(406)와 n형 반도체 소자(408)의 바깥쪽 면들의 일부와 접촉되어 p형 반도체 소자(406)의 제1 연결부(414)와 n형 반도체 소자(408)의 제2 연결부(416)를 서로 밀착시킨다.The first contact portion 446a is in contact with a part of the outer surfaces of the p-type semiconductor element 406 and the n-type semiconductor element 408 to form the first connection portion 414 of the p-type semiconductor element 406 and the n- The second connection portions 416 of the semiconductor device 408 are brought into close contact with each other.

또한, 상기 제1 밀착부(446b)는 p형 반도체 소자(410)와 n형 반도체 소자(412)의 바깥쪽 면들의 일부와 접촉되어 p형 반도체 소자(410)의 제1 연결부(418)와 n형 반도체 소자(412)의 제2 연결부(420)를 서로 밀착시킨다.The first contact portion 446b is in contact with a part of the outer surfaces of the p-type semiconductor device 410 and the n-type semiconductor device 412 to form the first connection portion 418 of the p- the second connecting portions 420 of the n-type semiconductor device 412 are brought into close contact with each other.

본 발명의 제4 실시예에서, 상기 제1 밀착부(446a, 446b)는 상기 상부 절연 기판(402)과 일체로 형성되지만, 별도의 제1 밀착부(446a, 446b)가 상기 상부 절연 기판(402)에 접합됨으로써 형성될 수도 있다.The first contact portions 446a and 446b are integrally formed with the upper insulating substrate 402 but separate first contact portions 446a and 446b are formed on the upper insulating substrate 402, respectively.

또한, 상기 고정부(448)는, p형 반도체 소자(406, 410)의 상면(430, 434)과 n형 반도체 소자(408, 412)의 상면(432, 436)이 상부 절연 기판(402)의 하면(438)에 밀착되도록 상부 절연 기판(402)을 소정 간격 이격시켜 하부 절연 기판(404)에 고정시킨다.The fixing portions 448 are formed on the upper surfaces 430 and 434 of the p-type semiconductor elements 406 and 410 and the upper surfaces 432 and 436 of the n-type semiconductor elements 408 and 412 on the upper insulating substrate 402, The upper insulating substrate 402 is fixed to the lower insulating substrate 404 so as to be in close contact with the lower surface 438 of the lower insulating substrate 404. [

도 4b에 도시된 본 발명의 제6 실시예에 의한 열전 모듈(400)의 동작은 도 4a에 도시된 열전 모듈(400)의 동작과 동일하므로 생략하기로 한다.The operation of the thermoelectric module 400 according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 4B is the same as the operation of the thermoelectric module 400 shown in FIG. 4A, and will not be described here.

본 발명의 제1 내지 제6 실시예에 의한 열전 모듈들은 서모파일 온도 센서, 냉각 모듈 및 에너지 발전 모듈로서 사용될 수 있다.The thermoelectric modules according to the first to sixth embodiments of the present invention can be used as a thermopile temperature sensor, a cooling module, and an energy generating module.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be modified or improved.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100, 200, 300, 400 : 온도센서
101, 202, 302, 402 : 상부 절연 기판
102, 204, 304, 404 : 하부 절연 기판
104, 106, 108, 110, 112. 214, 216, 326, 328, 424, 426 : 전극
114, 118, 206, 306, 310, 406, 410 : p형 반도체 소자
116, 120, 208, 308, 312, 408, 412 : n형 반도체 소자
201, 301, 401 : 열전소자부
210, 314, 322, 414, 418 : 제1 연결부
212, 316, 324, 416, 420 : 제2 연결부
224, 350, 448 : 고정부
307, 407 : 제1 열전소자
311, 411 : 제2 열전소자
318 : 제3 연결부
320 : 제4 연결부100, 200, 300, 400: Temperature sensor
101, 202, 302, 402: upper insulating substrate
102, 204, 304, 404: lower insulating substrate
104, 106, 108, 110, 112, 214, 216, 326, 328, 424, 426:
114, 118, 206, 306, 310, 406, 410: p-type semiconductor element
116, 120, 208, 308, 312, 408, 412: n-
201, 301, 401: thermoelectric element part
210, 314, 322, 414, 418:
212, 316, 324, 416, 420:
224, 350, 448:
307, 407: a first thermoelectric element
311, 411: a second thermoelectric element
318: Third connection part
320: fourth connection portion

Claims (13)

상부 절연 기판;
하부 절연 기판;
상기 상부 절연 기판과 상기 하부 절연 기판 사이에 배치된 열전소자; 및
상기 열전소자와 상기 하부 절연 기판 사이에 형성되고 상기 열전소자에 전류를 인가하거나 상기 열전소자로부터 발생하는 기전력을 인출하기 위한 전극을 포함하고,
상기 열전소자는 상부에 제1 연결부가 형성된 p형 반도체 소자와 상부에 제2 연결부가 형성된 n형 반도체 소자를 포함하며,
상기 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 상기 n형 반도체 소자의 제2 연결부는 서로 전기적으로 직접 연결되는 온도센서.An upper insulating substrate;
A lower insulating substrate;
A thermoelectric element disposed between the upper insulating substrate and the lower insulating substrate; And
And an electrode formed between the thermoelectric element and the lower insulating substrate for applying a current to the thermoelectric element or drawing out an electromotive force generated from the thermoelectric element,
The thermoelectric element includes an n-type semiconductor element having a p-type semiconductor element having a first connecting portion formed on an upper portion thereof and a second connecting portion formed on an upper portion thereof,
Wherein the first connection portion of the p-type semiconductor element and the second connection portion of the n-type semiconductor element are electrically connected to each other directly. 청구항 1에 있어서,
상기 p형 반도체 소자의 상면과 상기 n형 반도체 소자의 상면은 상기 상부 절연 기판의 하면에 직접 접합되는 온도센서.The method according to claim 1,
And the upper surface of the p-type semiconductor element and the upper surface of the n-type semiconductor element are directly bonded to the lower surface of the upper insulating substrate. 청구항 2에 있어서,
상기 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 상기 n형 반도체 소자의 제2 연결부가 밀착되도록 상기 상부 절연 기판의 하면에 형성된 밀착부를 더 포함하고,
상기 밀착부는 상기 p형 반도체 소자와 상기 n형 반도체 소자의 바깥쪽 면들의 일부와 접촉되어 상기 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 상기 n형 반도체 소자의 제2 연결부를 밀착시키는 온도센서.The method of claim 2,
Further comprising a tight contact portion formed on a lower surface of the upper insulating substrate so that the first connecting portion of the p-type semiconductor element and the second connecting portion of the n-
The contact portion is in contact with the p-type semiconductor element and a part of the outer surfaces of the n-type semiconductor element to closely contact the first connection portion of the p-type semiconductor element and the second connection portion of the n-type semiconductor element. 청구항 3에 있어서,
상기 p형 반도체 소자의 상면과 상기 n형 반도체 소자의 상면이 상기 상부 절연 기판의 하면에 밀착되도록 상기 상부 절연 기판을 소정 간격 이격시켜 상기 하부 절연 기판에 고정시키는 고정부를 더 포함하는 온도센서.The method of claim 3,
And a fixing unit fixing the upper insulating substrate to the lower insulating substrate by a predetermined distance so that the upper surface of the p-type semiconductor element and the upper surface of the n-type semiconductor element are in close contact with the lower surface of the upper insulating substrate. 상부 절연 기판;
하부 절연 기판;
서로 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 열전소자가 상기 상부 절연 기판과 상기 하부 절연 기판 사이에 배치된 열전소자부; 및
상기 열전소자부와 상기 하부 절연 기판 사이에 형성되고 상기 열전소자부에 전류를 인가하거나 상기 열전소자부로부터 발생하는 기전력을 인출하기 위한 전극을 포함하고,
상기 복수의 열전소자 각각은 상부에 제1 연결부가 형성된 p형 반도체 소자와 상부에 제2 연결부가 형성된 n형 반도체 소자를 포함하며,
상기 각각의 열전소자의 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 n형 반도체 소자의 제2 연결부는 서로 전기적으로 직접 연결되는 온도센서.An upper insulating substrate;
A lower insulating substrate;
A plurality of thermoelectric elements electrically connected in series to each other are arranged between the upper insulating substrate and the lower insulating substrate; And
And an electrode formed between the thermoelectric element and the lower insulating substrate for applying a current to the thermoelectric element or drawing out electromotive force generated from the thermoelectric element,
Wherein each of the plurality of thermoelectric elements includes an n-type semiconductor element having a p-type semiconductor element having a first connecting portion formed thereon and a second connecting portion formed thereon,
Wherein the first connection portion of the p-type semiconductor element of each thermoelectric element and the second connection portion of the n-type semiconductor element are electrically connected to each other directly. 청구항 5에 있어서,
상기 복수의 열전소자의 p형 반도체 소자와 n형 반도체 소자의 상면들은 상기 상부 절연 기판의 하면에 직접 접합되는 온도센서.The method of claim 5,
And the upper surfaces of the p-type semiconductor element and the n-type semiconductor element of the plurality of thermoelectric elements are directly bonded to the lower surface of the upper insulating substrate. 청구항 6에 있어서,
i을 2 이상의 정수라 하고, j를 1 이상의 정수라 할 때,
상기 열전소자부는 제1 내지 제i 열전소자를 포함하고,
제j 열전소자의 n형 반도체 소자는 하부에는 제3 연결부를 더 포함하고,
제(j+1) 열전소자의 p형 반도체 소자는 하부에 제4 연결부를 더 포함하며,
제j 열전소자의 n형 반도체 소자의 제3 연결부는 제(j+1) 열전소자의 p형 반도체 소자의 제4 연결부와 서로 전기적으로 직접 연결되는 온도센서.The method of claim 6,
When i is an integer of 2 or more and j is an integer of 1 or more,
Wherein the thermoelectric element portion includes first to i-th thermoelectric elements,
The n-type semiconductor element of the jth thermoelectric element further includes a third connecting portion at a lower portion thereof,
The p-type semiconductor element of the (j + 1) th thermoelectric element further includes a fourth connecting portion at the bottom,
And the third connecting portion of the n-type semiconductor element of the jth thermoelectric element is electrically connected directly to the fourth connecting portion of the p-type semiconductor element of the (j + 1) thermoelectric element. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 내지 제i 열전소자 각각에 포함된 상기 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 상기 n형 반도체 소자의 제2 연결부가 밀착되도록 상기 상부 절연 기판의 하면에 형성된 제1 밀착부를 더 포함하고,
상기 제1 밀착부는 상기 제1 내지 제i 열전소자 각각에 포함된 상기 p형 반도체 소자와 상기 n형 반도체 소자의 바깥쪽 면들과 접촉되어 상기 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 상기 n형 반도체 소자의 제2 연결부를 밀착시키는 온도센서.The method of claim 7,
Further comprising a first contact portion formed on a lower surface of the upper insulating substrate so that a first connecting portion of the p-type semiconductor element and a second connecting portion of the n-type semiconductor element included in the first through the i-th thermoelectric elements are in close contact with each other,
The first contact portion is in contact with the p-type semiconductor element included in each of the first through the i-th thermoelectric elements and the outer surfaces of the n-type semiconductor element, so that the first connection portion of the p- And the second connecting portion of the second connecting portion. 청구항 8에 있어서,
상기 p형 반도체 소자들의 상면들과 상기 n형 반도체 소자들의 상면들이 상기 상부 절연 기판의 하면에 밀착되도록 상기 상부 절연 기판을 소정 간격 이격시켜 상기 하부 절연 기판에 고정시키는 고정부를 더 포함하는 온도센서.The method of claim 8,
And a fixing unit for fixing the upper insulating substrate to the lower insulating substrate by a predetermined distance so that the upper surfaces of the p-type semiconductor devices and the upper surfaces of the n-type semiconductor devices are in close contact with the lower surface of the upper insulating substrate. . 청구항 9에 있어서,
제j 열전소자의 n형 반도체 소자의 제3 연결부와 제(j+1) 열전소자의 p형 반도체 소자의 제4 연결부가 밀착되도록 상기 하부 절연 기판의 상면에 형성된 제2 밀착부를 더 포함하고,
상기 제2 밀착부는 제j 열전소자의 n형 반도체 소자와 제(j+1) 열전소자의 p형 반도체 소자의 바깥쪽 면들과 접촉되어 상기 제j 열전소자의 n형 반도체 소자의 제3 연결부와 상기 제(j+1) 열전소자의 p형 반도체 소자의 제4 연결부를 서로 밀착시키는 온도센서.The method of claim 9,
Type semiconductor element of the (j + 1) th thermoelectric element and the fourth connecting portion of the p-type semiconductor element of the (j + 1) th thermoelectric element are in close contact with each other,
Type semiconductor element of the j-th thermoelectric element and the outer surfaces of the p-type semiconductor element of the (j + 1) -th thermoelectric element, And a fourth connection part of the p-type semiconductor element of the (j + 1) th thermoelectric element is brought into close contact with each other. 청구항 6에 있어서,
i을 2 이상의 정수라 하고, j를 1 이상의 정수라 할 때,
상기 열전소자부는 제1 내지 제i 열전소자를 포함하고,
제j 열전소자의 n형 반도체 소자의 하면과 제(j+1) 열전소자의 p형 반도체 소자의 하면은 도전체를 통해 서로 전기적으로 연결되는 온도센서.The method of claim 6,
When i is an integer of 2 or more and j is an integer of 1 or more,
Wherein the thermoelectric element portion includes first to i-th thermoelectric elements,
The lower surface of the n-type semiconductor element of the jth thermoelectric element and the lower surface of the p-type semiconductor element of the (j + 1) th thermoelectric element are electrically connected to each other through the conductor. 청구항 11에 있어서,
상기 제1 내지 제i 열전소자 각각에 포함된 상기 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 상기 n형 반도체 소자의 제2 연결부가 밀착되도록 상기 상부 절연 기판의 하면에 형성된 제1 밀착부를 더 포함하고,
상기 제1 밀착부는 상기 제1 내지 제i 열전소자 각각에 포함된 상기 p형 반도체 소자와 상기 n형 반도체 소자의 바깥쪽 면들과 접촉되어 상기 p형 반도체 소자의 제1 연결부와 상기 n형 반도체 소자의 제2 연결부를 밀착시키는 온도센서.The method of claim 11,
Further comprising a first contact portion formed on a lower surface of the upper insulating substrate so that a first connecting portion of the p-type semiconductor element and a second connecting portion of the n-type semiconductor element included in the first through the i-th thermoelectric elements are in close contact with each other,
The first contact portion is in contact with the p-type semiconductor element included in each of the first through the i-th thermoelectric elements and the outer surfaces of the n-type semiconductor element, so that the first connection portion of the p- And the second connecting portion of the second connecting portion. 청구항 12에 있어서,
상기 p형 반도체 소자들의 상면들과 상기 n형 반도체 소자들의 상면들이 상기 상부 절연 기판의 하면에 밀착되도록 상기 상부 절연 기판을 소정 간격 이격시켜 상기 하부 절연 기판에 고정시키는 고정부를 더 포함하는 온도센서.The method of claim 12,
And a fixing unit for fixing the upper insulating substrate to the lower insulating substrate by a predetermined distance so that the upper surfaces of the p-type semiconductor devices and the upper surfaces of the n-type semiconductor devices are in close contact with the lower surface of the upper insulating substrate. .
KR1020140084760A 2014-07-07 2014-07-07 temperature sensor KR20160005588A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140084760A KR20160005588A (en) 2014-07-07 2014-07-07 temperature sensor
CN201510084836.9A CN105318982A (en) 2014-07-07 2015-02-16 Temperature sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140084760A KR20160005588A (en) 2014-07-07 2014-07-07 temperature sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160005588A true KR20160005588A (en) 2016-01-15

Family

ID=55173397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140084760A KR20160005588A (en) 2014-07-07 2014-07-07 temperature sensor

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20160005588A (en)
CN (1) CN105318982A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190081686A (en) * 2017-12-29 2019-07-09 고려대학교 산학협력단 Flexible temperature-flow velocity dual-parameter sensors

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106876569B (en) * 2015-12-10 2019-04-23 廖建能 Electrothermal module
CN107727263A (en) * 2017-10-19 2018-02-23 华为技术有限公司 Thermocouple and temperature sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100024028A (en) 2008-08-25 2010-03-05 한국전기연구원 Thermoelectric module using non-symmetric thermoelectric elements

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100024028A (en) 2008-08-25 2010-03-05 한국전기연구원 Thermoelectric module using non-symmetric thermoelectric elements

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190081686A (en) * 2017-12-29 2019-07-09 고려대학교 산학협력단 Flexible temperature-flow velocity dual-parameter sensors

Also Published As

Publication number Publication date
CN105318982A (en) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100997994B1 (en) Thermoelectric Element
JP4881919B2 (en) Thermoelectric generator with thermoelectric element
US9620700B2 (en) Wafer scale thermoelectric energy harvester
KR20160024199A (en) Thermoelectric module and method of manufacturing the same
KR102182765B1 (en) Thermoelectric conversion element
US20100193000A1 (en) Thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy
KR20120064517A (en) A thermoelectric element and a thermoelectric module
Zhang et al. The possibility of mW/cm 2-class on-chip power generation using ultrasmall Si nanowire-based thermoelectric generators
CA2743646A1 (en) Method for converting thermal energy into electric energy
KR20160005588A (en) temperature sensor
JP6976631B2 (en) Thermoelectric module and thermoelectric generator
US20120159967A1 (en) Thermoelectric apparatus
US20220069190A1 (en) Thermoelectric device
KR101046130B1 (en) Thermoelectric element
KR20130073554A (en) Thermoelectric module and manufacturing method for theremoelectric module
EP3062358A1 (en) Thermoelectric conversion device having thermoelectric conversion element connected thereto via wiring pattern, and method for manufacturing thermoelectric conversion device having thermoelectric conversion element connected thereto via wiring pattern
US20120111029A1 (en) Ac powered thermoelectric device
KR101411437B1 (en) Thermoelectric Device, Array, Module, Generating Apparatus, Thermal Sensor, Peltier Apparatus and the Method thereof
Tomita et al. Evaluation of Multi-stage Unileg Si-nanowire Thermoelectric Generator with A Cavity-free Planar Device Architecture
US20160329479A1 (en) Thermoelectric conversion module
KR20110136619A (en) Thermoelectric module having hetero-type thermoelectric elements
JP2019140294A (en) Thermoelectric conversion device and manufacturing method thereof
Zhou et al. Graphene based thermoelectric energy harvesting in 3D ICs
JP2013247123A (en) Thermoelectric conversion device
KR20130019883A (en) Thermoelectric module and manufacturing method for theremoelectric module

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid