把热能转化为电能,它的发现已有一个半世纪的历史了,这是与温度梯度的存在有关的现象。我们知道,金属的温差电动势很小,所以只是用做测量温度的温差电偶;而对于半导体,以上三种效应同样存在,并且数值比金属导体大得多,因此,在温差发电、温差制冷方面获得了发展。用热电材料制造的温差发电器和制冷器具有:无运动部件,无污染,无噪声,无磨损,免维护,对形状大小和使用条件的限制小,适用面广等突出优点。如图(1-3)所示,这就是它们的工作原理图。10对于制冷器而言,利用的是Peltier效应,如图(1.3),P型和11型半导体热电材料一端用金属通过欧姆接触相连,另一端接直流电源以产生电流。接电源的一端保持一定温度,由于Peltier效应,当电流由金属流向P型材料时,接触处将吸收热量;同样,当电流由n型材料流向金属时,接触处也将吸收热量,因而,用金属相连的一端不断从周围环境吸收热量使温度下降,构成制冷器。如果电流方向相反,便可构成发热器。而对温差发电器,利用的是Seebeck效应,如图(1.3),温差电偶的两臂由P型和n型半导体材料组成,一端用金属以欧姆接触相连,是高温端(热源),另~端通过欧姆接触与负载相连,是低温端,由于Seebeck效应,负载中便有电流通过,构成温差发电器。I———卜I-RefrigerationPowerGeneration图1.3制冷器和温差发电器原理图示制造温差发电器和制冷器,为了提高效率,必须选择Seebeek系数大的半导体材料:要使高温到低温的热传导小及产生的焦耳热少,还必须选择热导率和电阻率小的材料。因此,一般常用Bi2Te3和Bi2Sb3等V一Ⅵ族化合物半导体作热电材料。1.3氧化物热电材料介绍1.3.1热电材料性能表征【4,8】理论上表明优良的热电材料应具有高的Seebeck系数、低热导率以保留接点处的热能、高的电导率以减少焦耳热的损失,这三个参数有如下关系:
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