下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例一，由上絕緣導(dǎo)熱板10、下絕緣導(dǎo)熱板20及其之間的28個(gè)溫差發(fā)電單元30構(gòu)成，2 8個(gè)溫差發(fā)電單元30按行、列排列成陣列；如圖2、圖3所示，各溫差發(fā)電單元30包括左溫差電偶臂31、右溫差電偶臂32，上導(dǎo)流片33、左導(dǎo)流片34和右導(dǎo)流片35，左溫差電偶臂31和右溫差電偶臂32頂面分別通過上左焊料層36和上右焊料層37焊接于所述上導(dǎo)流片33底面，左溫差電偶臂31和右溫差電偶臂32底面分別通過下左焊料層38和下右焊料層39焊接于所述左導(dǎo)流片34和右導(dǎo)流片35頂面；28個(gè)溫差發(fā)電單元排列成陣列時(shí)，每行溫差發(fā)電單元中，左右相鄰的溫差發(fā)電單元共用左導(dǎo)流片或右導(dǎo)流片:左溫差發(fā)電單元的右導(dǎo)流片作為右溫差發(fā)電單元的左導(dǎo)流片；每行末端的溫差發(fā)電單元的左導(dǎo)流片或右導(dǎo)流片作為下一行對(duì)應(yīng)同一列的溫差發(fā)電單元的左導(dǎo)流片或右導(dǎo)流片，使得28個(gè)溫差發(fā)電單元串聯(lián)，；
[0024]所述左、右溫差電偶臂形狀、結(jié)構(gòu)相同，均為矩形，面積為ImmX 1mm，面長(zhǎng)比為8.33_，均采用多濃度梯度溫差耦合材料制作；
[0025]所述多濃度梯度溫差耦合材料為摩爾比(50+x): (50 - X)的Bi2TejP Sb 21^3的固熔體合金(Bi5Q+xSb5(l_x)2(Te5(l+xSe5CI_x)3，本實(shí)施例中X = 47，即所述多濃度梯度溫差耦合材料為摩爾比 97:3 的 Bi2Te3和 Sb 2Te3的固熔體合金(Bi 0.97Sb0.03)2(Tea97Sea03)3;
[0026]所述上導(dǎo)流片、左導(dǎo)流片和右導(dǎo)流片采用純Cu材料制作；
[0027]所述上左、上右、下左和下右焊料層采用Sn-Ag無鉛合金或Sn-Zn無鉛合金材料；
[0028]所述上、下絕緣導(dǎo)熱板采用Al2O3材料制作。
[0029]與現(xiàn)有面長(zhǎng)比為0.26mm的溫差電偶臂所構(gòu)成的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片相比，本實(shí)施例最大輸出功率提高8倍，厚度減小至0.12mm，可放置于微型電路中當(dāng)做微型電源。
[0030]本發(fā)明的實(shí)施例二，和實(shí)施例一的區(qū)別僅在于:
[0031]溫差發(fā)電單元30的個(gè)數(shù)為29個(gè)，所述左、右溫差電偶臂面積為0.1mmX0.1mm，面長(zhǎng)比為0.52謹(jǐn)；
[0032]所述多濃度梯度溫差耦合材料為摩爾比80:20的Bi2TeJP Sb 2Te3的固熔體合金(B1.sSb0.2) 2 (Te0.^Se0.2) 3°
[0033]與現(xiàn)有面長(zhǎng)比為0.26mm的溫差電偶臂所構(gòu)成的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片相比，本實(shí)施例輸出功率增大2倍，厚度減小至0.019_，可放置在納米型電子器件中充當(dāng)電源。
[0034]本發(fā)明的實(shí)施例三，和實(shí)施例一的區(qū)別僅在于:
[0035]溫差發(fā)電單元30的個(gè)數(shù)為27個(gè)，
[0036]所述左、右溫差電偶臂面積為5mmX5mm，面長(zhǎng)比為5.26mm
[0037]所述多濃度梯度溫差耦合材料為摩爾比60:40的Bi2TejP Sb 2Te3的固熔體合金(B1.eSb0.4) 2 (Te0.6Se0.4) 3°
[0038]與現(xiàn)有面長(zhǎng)比為0.26mm的溫差電偶臂所構(gòu)成的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片相比，本實(shí)施例功率增大5倍，厚度減小至11.06_，可放置在小型電子器件中充當(dāng)電源。
[0039]本發(fā)明的實(shí)施例四，和實(shí)施例一的區(qū)別僅在于:
[0040]溫差發(fā)電單元30的個(gè)數(shù)為25個(gè)，
[0041]所述左、右溫差電偶臂面積為1mmX 10mm，面長(zhǎng)比為8.33mm
[0042]所述多濃度梯度溫差耦合材料為摩爾比50:50的Bi2TejP Sb 2Te3的固熔體合金(B1.5Sb0.5) 2 (Te0.5Se0.5) 3。
[0043]與現(xiàn)有面長(zhǎng)比為0.26mm的溫差電偶臂所構(gòu)成的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片相比，本實(shí)施例功率增大8倍，厚度減小至12_，可放置在小型電子器件中充當(dāng)電源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，由上絕緣導(dǎo)熱板(10)、下絕緣導(dǎo)熱板(20)及其之間的溫差發(fā)電單元(30)構(gòu)成，N = 5、6、7、8或9，2"個(gè)溫差發(fā)電單元(30)按行、列排列成陣列；各溫差發(fā)電單元(30)包括左溫差電偶臂(31)、右溫差電偶臂(32)，上導(dǎo)流片(33)、左導(dǎo)流片(34)和右導(dǎo)流片(35)，左溫差電偶臂(31)和右溫差電偶臂(32)頂面分別通過上左焊料層(36)和上右焊料層(37)焊接于所述上導(dǎo)流片(33)底面，左溫差電偶臂(31)和右溫差電偶臂(32)底面分別通過下左焊料層(38)和下右焊料層(39)焊接于所述左導(dǎo)流片(34)和右導(dǎo)流片(35)頂面；2Nf溫差發(fā)電單元排列成陣列時(shí)，每行溫差發(fā)電單元中，左右相鄰的溫差發(fā)電單元共用左導(dǎo)流片或右導(dǎo)流片:左溫差發(fā)電單元的右導(dǎo)流片作為右溫差發(fā)電單元的左導(dǎo)流片；每行末端的溫差發(fā)電單元的左導(dǎo)流片或右導(dǎo)流片作為下一行對(duì)應(yīng)同一列的溫差發(fā)電單元的左導(dǎo)流片或右導(dǎo)流片，使得2N個(gè)溫差發(fā)電單元串聯(lián)，其特征在于: 所述左、右溫差電偶臂形狀、結(jié)構(gòu)相同，均為矩形，面積為(0.1mm?10mm) X (0.1mm?1mm)，面長(zhǎng)比為0.52mm?8.33mm，均采用多濃度梯度溫差親合材料制作，所述面長(zhǎng)比系表面積與厚度之比。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，其特征在于: 所述多濃度梯度溫差耦合材料為摩爾比(50+x): (50 - X)的Bi2TeJP Sb 2Te3的固熔體合金(Bi5Q+xSb5Q_x) 2 (Te50+xSe 50—x)3，0 < X〈 50ο
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，其特征在于: 所述上導(dǎo)流片、左導(dǎo)流片和右導(dǎo)流片采用純Cu材料制作； 所述上左、上右、下左和下右焊料層采用Sn-Ag無鉛合金或Sn-Zn無鉛合金材料； 所述上、下絕緣導(dǎo)熱板采用Al2O3材料制作。
【專利摘要】一種半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，屬于半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件，解決現(xiàn)有半導(dǎo)體溫差發(fā)電片功率較低、厚度較大的問題，以便于夾緊和應(yīng)用至微型電子器件中。本發(fā)明由上絕緣導(dǎo)熱板、下絕緣導(dǎo)熱板及其之間的2N個(gè)溫差發(fā)電單元構(gòu)成，各溫差發(fā)電單元包括左、右溫差電偶臂，上導(dǎo)流片和左、右導(dǎo)流片，左、右溫差電偶臂均為矩形，面積為(0.1mm～10mm)×(0.1mm～10mm)，面長(zhǎng)比為0.52mm～8.33mm，均采用多濃度梯度溫差耦合材料制作。本發(fā)明厚度薄、功率大、能有效減小體積和投資成本，不僅能夠在不同溫度梯度和荷載條件下穩(wěn)定運(yùn)行，也能夠提高所匹配負(fù)載的額定功率，尤其適用于熱源品味小、使用空間狹窄、負(fù)載額定功率較大的工況條件。
【IPC分類】H01L35-16, H01L35-32
【公開號(hào)】CN104576913
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410837309
【發(fā)明人】方海生, 張夢(mèng)杰, 王森, 田俊, 張之, 趙超杰, 蔣志敏
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日