热电材料ppt[A类基础]

1、热电材料简介热电材料简介 141200008 瞿晓丹 1a教类 目录目录 现实生活中的热电材料 热电材料的基本概念 我所现阶段涉及的方面（相当浅显） 2a教类 一、一、现实生活中的热电材料现实生活中的热电材料 1 1、热电制冷、热电制冷 3a教类 2 2、热电发电、热电发电 美国、德国、日本、韩国等汽车公司（美国、德国、日本、韩国等汽车公司（ GMGM、 BMWBMW、 HONDAHONDA、大众、现代等）正在开展相关研发工作，、大众、现代等）正在开展相关研发工作， 可节省油耗可节省油耗5%5%；国内相关研究刚刚起步（上汽）。；国内相关研究刚刚起步（上汽）。 4a教类 利用高聚光太阳能在基板上

2、产生的热利用高聚光太阳能在基板上产生的热 能发电，提高转换率；国家能发电，提高转换率；国家“973”973” 计划、日本能源开发机构计划、日本能源开发机构NEDONEDO、美国、美国 DOEDOE等均有所部署。等均有所部署。 利用燃烧热、地热、体表利用燃烧热、地热、体表 温差等热源，为野外作业、温差等热源，为野外作业、 偏远山区、器械等提供电偏远山区、器械等提供电 能。能。 5a教类 1 1、什么是热电材料？、什么是热电材料？ 热电材料（也称温差电材料thermoelectric materials）是一种利用固体内部载流子运动， 实现热能和电能直接相互转换的功能材料。 二、基本概念 6a教类

3、 2 2、什么是热电效应？、什么是热电效应？ 热电效应是电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总 称，包括Seebeck效应、Peltier效应和Thomson效应。 7a教类 3 3、SeebeckSeebeck效应效应 （1）定义：塞贝克（Seebeck）效应，又称作第一热电效应。 它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起 两种物质间的电压差的热电现象。赛贝克电势差V的计算 公式： 式中 和 为两个不同材料的seebeck系数。 )() )()(12 2 1 TTSSVdTTSTSVAB T T AB BSAS 8a教类 （2 2）SeebeckSeebeck系数系数 S为see

4、beck系数公式为： 它的大小和符号取决于两种材料的特性和两结点的温度。原则上讲，当 载流子是电子时，冷端为负，S是负值；如果空穴是主要载流子类型， 那么热端为负，S是正值。 9a教类 （3 3）利用）利用seebeckseebeck效应，由热生电效应，由热生电 温差发电材料，主要有ZnSb、PbTe、GeTe、SiGe等合金材料。 半导体温差发电机的特点是：无噪声、无磨损、无振动、可 靠性高、寿命长；维修方便；易于控制和调节，可全天候工 作；可替代电池。 半导体温差发电机的热源：煤油、石油气以及利用Pu238、 sr90、Po210等放射性同位素。 10a教类 4 4、帕尔贴、帕尔贴(Pel

5、tier)(Peltier)效应效应 （1）定义：即电流通过两个不同导体形成的接点时，接点 处会发生放热或吸热现象，称为Peltier效应。又称第二 热电效应。 当在两个节点T1和T2输入一个电压Vin，回路中会产生一个 相应的电流I。接头A处的热量会被吸收，从而产生一个微弱 的制冷现象，在B处，随着热量的流入温度升高。 11a教类 （2 2）利用帕尔贴效应，由热制冷）利用帕尔贴效应，由热制冷 温差致冷材料，主要是铋、锑、硒、碲组成的固溶体， 通常是由BiSbTe组成p型材料，BiSeTe组成n 型材料。目前，半导体致冷器所用材料是Bi2Te3、 Sb2Te3、Bi2Se3及其固溶体，其优值系

6、数z为2 310-3/。 12a教类 5 5、汤姆逊（、汤姆逊（TomsonTomson）效应）效应 当电流在已经存在温差的导体中流动时，热量会被吸收或者 被放出。而电流方向和温差之间的相对关系决定了材料 在这个过程中是吸收热量还是放出热量。这一现象，我 们称为汤姆逊效应。 正汤姆逊热效应正汤姆逊热效应 Positive Thomson effect 铜、锌等 负汤姆逊热效应负汤姆逊热效应 Negative Thomson effect 碱金属，Co, Ni, Fe 等 13a教类 6 6、热电性能评价、热电性能评价 14a教类 7 7、热电材料的优点、热电材料的优点 没有运动部件：热电制冷器

7、在工作的时候只用到 电能，不会有任何运动的部件，这样一来，它们 基本上不需要维护保养。 体积和重量很小：一个热电制冷系统的体积和重 量要远远小于相应的机械式制冷体系。除此之外， 对于各种严格的应用要求，有各种标准的或特殊 的尺寸和布局方式可供选择。 可以降温到环境温度以下：传统的散热器需要将 温度升高到环境温度以上才可以使用，与其不同 的是热电制冷器具有将物体温度降低到环境温度 以下的能力。 15a教类 同一器件可以满足升温和降温的要求：热电制冷器可以 通过调整加载的直流电流的方向，调整制冷或者加热模 式。应用这一特点就不必在给定体系内加入另外独立的 加热或者制冷功能元件。 精确的温度控制：由

8、于热电制冷器具有一个闭路温度控 制循环，它可以在0.1 范围内精确地控制温度。 高可靠性：由于全部为固态基构造，热电制冷器具有很 高的可靠性。尽管某种程度上与应用条件有关，但是典 型热电制冷器的寿命一般可以达到200,000小时以上。 电子静音：与传统的机械式制冷器件不同，热电制冷器 在工作过程中基本上不会产生任何电子干扰信号，它可 以与敏感的电子感应器相连接，并不会干扰其工作。另 外，它在运行过程中也不会产生任何噪音。 16a教类 可以在任意角度下工作：热电制冷器可以再任意 角度和零重力状态下工作。所以，在航天器械中 应用非常广泛。 简单方便的能源供给：热电制冷器能够直接使用 直流电源，并且加载电源的电压和电流能够在很 大范围内变化。在许多条件下，还可以使用脉冲 宽度调制。 点制冷：应用热电制冷器，可以做到对单独的单 元或者很小的区域进行制冷，因此可以避免冷却 整个封装器件或外壳时可能造成的能源浪费。 等等。 17a教类 三、我现阶段所涉及的方面（皮毛）三、我现阶段所涉及的方面（皮毛） 1、实验部分 BaSi2的制备 计算 称量（电子称） 熔炼（真空电弧炉） XRD 测热电性能（PPMS） 压片 18a教类 2 2、计算部分（软件模拟）、计算部分（软件模拟） Linux系统 WIEN2k软件 得到态密度（DO