畢業(yè)論文----半導(dǎo)體熱電材料的應(yīng)用及研究進(jìn)展(已修改)
2025-01-24 06:26 本頁面
【正文】 第 1 頁 （ 共 9 頁 ） 半導(dǎo)體熱電材料的應(yīng)用及研究進(jìn)展 物理與電子工程學(xué)院 物理學(xué) （物理） 專業(yè) 2022 級 袁仲富 指導(dǎo)教師 田德祥 摘 要 ： 本文首先簡單介紹了熱電材料的三種效應(yīng)以及半導(dǎo)體熱電材料在熱電發(fā)電和制冷方面的應(yīng)用，然后重點(diǎn)介紹半導(dǎo)體熱電材料 國內(nèi)外 的研究 進(jìn)展及其 方向。 關(guān)鍵詞 ： 半導(dǎo)體熱電材料； 塞貝克系數(shù)； 電導(dǎo)率；熱導(dǎo)率； 熱電優(yōu)值 Abstract:This paper first introduces the three effect of thermoelectric materials and semiconductor thermoelectric materials on thermoelectric power generation and refrigeration applications， and then focuses on the semiconductor thermoelectric materials at home and abroad research progress and its direction.. Key word:Semiconductor thermoelectric materials； The seebeck coefficient； Electrical conductivity； Thermal conductivity； Thermal power optimal value 1 引言 從 1823 年， Thoums Seebeck 發(fā)現(xiàn)了熱電效應(yīng) (即塞貝克 效應(yīng) [1]) ，人們開始了解熱電材料，經(jīng)過一百多年的研究，人們對熱點(diǎn)材料的研究已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展。 20 世紀(jì) 50— 60 年代，由于人們在熱能電能相互轉(zhuǎn)化特別是制冷方面的迫切要求，人們研究了很多有價(jià)值的熱電材料， 其中有很多熱電材料得到了廣泛的應(yīng)用。70 年代以來，由于氟利昂制冷技術(shù)的發(fā)展，熱電材料的研究幾乎處于停頓狀態(tài)。近年來，氟利昂對環(huán)境尤其是對臭氧層的破壞被人們所認(rèn)識，制造無污染，無噪聲的制冷機(jī)成為了制冷技術(shù)的目標(biāo)。同時(shí)，隨著航天技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，醫(yī)學(xué)技術(shù)和激光技術(shù)等的研究發(fā)展，迫切需要小型，穩(wěn)定的制冷設(shè)備，而熱電材料以其節(jié)能長壽，工作無噪聲，無污染，安全性高等優(yōu)點(diǎn)備受人們關(guān)注。但是較為成熟 第 2 頁 （ 共 9 頁 ） 的幾類熱電材料的熱電轉(zhuǎn)化率較低，除了特殊作用外不能用于一般情況。近年來，隨著對熱電材料的深入研究，熱電材料的研究有了較大的發(fā) 展并重新顯示了廣泛的應(yīng)用前景。進(jìn)入 21 世紀(jì)，面對嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問題，相信對于熱電材料的研究會為解決能源緊缺和環(huán)境污染起到重要的作用，本文的研究目的首先是讓人們了解什么三種熱電效應(yīng)，以及熱電材料在我們 日常生活中和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，然后再介紹熱電材料最新研究進(jìn)展及其方向 。 2 半導(dǎo)體熱電材料的應(yīng)用 熱電材料的三種效應(yīng) 1821 年，德國科學(xué)家塞貝克首先發(fā)現(xiàn)了熱電材料的第一個(gè)現(xiàn)象 —— 塞貝克效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)是轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象，當(dāng)兩個(gè)不同的導(dǎo)體兩端相互連接組成閉合回路時(shí)，如果兩個(gè)接頭處于不同溫度 ，閉合回路將會產(chǎn)生電流，這個(gè)閉合回路就組成了溫差電偶。 1833 年，法國科學(xué)家佩爾捷發(fā)現(xiàn)了熱電材料的第二個(gè)現(xiàn)象 ——佩爾捷效應(yīng)。佩爾捷效應(yīng)和塞貝克效應(yīng)正好相反，它是把電能轉(zhuǎn)化成熱能的現(xiàn)象，當(dāng)兩個(gè)不同的導(dǎo)體連通以后，通入電流，在接頭處會產(chǎn)生吸熱和放熱的現(xiàn)象。 1850年，湯姆孫發(fā)現(xiàn)并建立了塞貝克效應(yīng)和佩爾捷效應(yīng)之間的關(guān)系，并預(yù)言了第三種熱電效應(yīng) —— 湯姆孫效應(yīng)的存在，即當(dāng)存在溫度梯度的均勻?qū)w中通有電流時(shí)，導(dǎo)體中除產(chǎn)生和電阻有關(guān)的焦耳熱以外，還要吸收或者放出熱量，這部分熱量叫做湯姆孫熱量 [2]。 圖 21 塞 貝克效應(yīng)發(fā)電原理圖 佩爾捷效應(yīng)制冷原理圖 第 3 頁 （ 共
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