[发明专利]具有可变横截面连接结构的热电装置

说明书

背景技术

热电装置使用塞贝克效应从跨越热电装置的温度梯度产生电功率。相反，热电装置利用珀尔帖效应，通过使用电功率在热电装置的侧面之间生成温度梯度。

根据ZT测量热电装置的效率，ZT是无量纲的品质因数(figure of merit)，由下式定义

方程(1)：ZT=S2σkT,]]>

其中S为热电功率，σ为电导率，k为热导率，T为热电装置的温度。热电功率(S)由下式定义

方程(2)：S=∂V∂T,]]>

其中V是每度温度(T)差产生的热电电压。

已知热电装置采集的是本来作为热被浪费的能量。热电装置在采集热能时的效率一般很低。

附图说明

在以下附图中以举例方式而非限制方式例示了实施例，其中类似的附图标记表示类似的元件，其中：

图1示出了根据本发明实施例的热电装置的一部分的横截面侧视图；

图2示出了根据本发明另一实施例的热电装置的一部分的横截面侧视图；

图3示出了根据本发明另一实施例的热电装置的一部分的横截面侧视图；

图4示出了根据本发明另一实施例的热电装置的横截面侧视图；以及

图5示出了根据本发明实施例的制造图1-4所示的热电装置的方法的流程图。

具体实施方式

为了简单和例示的目的，主要参考其范例描述实施例的原理。在下述说明中，阐述很多具体细节，以提供对实施例的透彻理解。但是，显然，对于本领域技术人员而言，可以实践实施例而不限于这些具体细节。在其他情况下，未详细描述公知的方法和结构，以免不必要地使实施例的描述模糊不清。

这里公开的是一种热电装置，其包括至少一个n型部分和至少一个p型部分。每个n型部分和每个p型部分都具有第一电极、第二电极以及一个或多个连接第一电极和第二电极的连接结构。N型部分和p型部分电气串联连接，但热学上并联，使得热电装置的末端可以处于相同的温度。连接结构包括至少两个串联连接的部分，其被配置成使第一电极和第二电极之间的声子传导基本最小化，同时对经过连接结构的电子传导具有成比例地更小的限制效果。

首先参考图1，示出了根据实施例的热电装置的部分100的横截面侧视图。图1所示的部分100应被理解为表示热电装置，例如图4所示的热电装置400的n型区域和p型区域之一。应当理解，图1所示的部分100可以包括额外的部件，且这里所述的一些部件可以被去除和/或修改而不脱离包含部分100的热电装置的范围。例如，部分100可以包括热电装置的额外的n型或p型区域，如图4中的热电装置400所示。

部分100被配置成从跨越热电装置的温度梯度产生电流或通过热电装置施加电流而产生跨越热电装置的温度梯度。如图1所示，热电装置100包括第一电极102、第二电极104以及多个连接第一电极102和第二电极104的连接结构110。每个连接结构110包括第一部分112和第二部分114。

不同材料的热电功率不同，通常，半导体的热电功率大约比金属大100倍。此外，半导体的热电功率的大小取决于掺杂浓度。对于低掺杂半导体而言热电功率一般较大，而对于高掺杂半导体而言一般较小。因此，一方面，由适当掺杂的半导体材料形成连接结构110以产生足够水平的热电功率。