畢業(yè)論文----半導(dǎo)體熱電材料的應(yīng)用及研究進展-文庫吧資料
2025-01-18 06:26本頁面
【正文】 很少見。因此 , 對這類材料 , 通過摻雜有可能會獲得 ZT大于 1的熱電材料。最近 , Seo J, et al[14]發(fā)現(xiàn) , SbI3 摻雜可以使 Bi2Te2. 85Se0. 15材料的導(dǎo)熱系數(shù)室溫時低于 2W/k從 60年代至今 , ZT= 1一直被人們看作熱電材料的性能極限值保持了長達 40年之久。 ( Bi, Sb)2( Te, Se)3類材料 (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 類固溶體材料是研究最早同時也是最成熟的熱電材料 , 目前大多數(shù)電制冷元件都是采用這類材料 。 4 熱電材料的研究進展 自 20世紀 60年代以來 , 人們研究了許多材料的熱電性能 , 發(fā)現(xiàn)了很多有價值的半導(dǎo)體熱電材料 [13], 包括 ZnSb、 PbTe、 ( Bi, Sb)2( Te, Se) In( Sb, As, P) 、 Bi1 xSbx 等 , 其中以 ( Bi , Sb)2( Te, Se)3和 Bi1 xSbx 性能最好 , 被深入研究和廣泛應(yīng)用。 （ 2） 在某些具有較大孔隙的特殊結(jié)構(gòu)的熱電材料的孔隙中 , 填 入某些尺寸合適質(zhì)量較大的原子 , 由于原子可以在籠狀孔隙內(nèi)振顫 , 從而可以大大提高材料的聲子散射能力 , 使熱導(dǎo)率 降低 。事實證明 , 一些熱電性能較好的材料大部分都具備這類結(jié)構(gòu)。材料聲子熱導(dǎo)率與材料內(nèi)部的聲子散射有關(guān) , 從降低聲子衍射的各種因素出發(fā) , 可以從以下幾 個方面降低半導(dǎo)體熱電材料的熱導(dǎo)率 [10]。對熱電半導(dǎo)體材料來說 , 由于要求材料具有較高的電導(dǎo)率 , 因此電子熱導(dǎo)率的調(diào) 第 5 頁 （ 共 9 頁 ） 節(jié)受到很大程度的限制。從而使熱電靈敏值的分子項 S2σ 可調(diào)范圍受到限制 ,若想得到性能更好的熱電材料 , 降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)成了提高熱電性能最重要的途徑。 因此，在一個熱電材料中引入電負性相差較大的摻雜 原子，可以有效地增加 電離雜質(zhì)散射的程度，在一定范圍內(nèi)可以有效的提高材料的澤貝克系數(shù)。 所以，增加材料的澤貝克系數(shù)主要有兩種物理方法 [6]。 增加材料 的賽貝克系數(shù) 材料的澤貝克系數(shù)主要由費米能級附近的電子結(jié)構(gòu)決定，高的晶體對稱性和費米能級附近具有盡可能多的能谷，以及大的有效質(zhì)量都會導(dǎo)致較大的 S值。一般情況下 , 金屬材料 Seebeck 系數(shù)較低 , 只適于熱電測量 , 某些半導(dǎo)體材料 , 特別是合金半導(dǎo)體材料具有較高的Seebeck 系數(shù) , 是熱電換能器的首選材料。因為不同環(huán)境溫度下材料的熱電靈敏值不同 , 因此 , 人們常用熱電系數(shù)與溫度之積 ZT這一無 量綱量來描述材料的熱電性能 ( T 是材料的平均溫度 ) 。 圖 22 半導(dǎo)體熱點材料發(fā)電和制冷的應(yīng)用實例 3 提高半導(dǎo)體熱電材料熱電優(yōu)值的方法 材料的熱電性能一般用熱電靈敏值 ( 又譯為熱電優(yōu)值 ) Z[4]來描述 : Z =S2σ/k。 半導(dǎo)體溫差發(fā)電材料用于制備溫差發(fā)電機，已應(yīng)用于汽車尾氣處理，海岸掛燈、浮標燈、邊防通訊用電源石油管道中無人中繼站電源和野戰(zhàn)攜帶電源以及海底探查、宇宙飛船和各類人造衛(wèi)星用電源。 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 9 頁 ） 熱電材料在熱電發(fā)電和制冷的應(yīng)用 熱電材料是一種將熱能和電能直接轉(zhuǎn)化的功能材料，在熱電發(fā)電和制冷，恒溫控制與溫差測量等領(lǐng)域具有極為重要的應(yīng)用前景。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。塞貝克效應(yīng)是轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象，當(dāng)兩個不同的導(dǎo)體兩端相互連接組成閉合回路時，如果兩個接頭處于不同溫度 ，閉合回路將會產(chǎn)生電流，這個閉合回路就組成了溫差電偶。進入 21 世紀，面對嚴峻的能源和環(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
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1