[发明专利]热电装置

说明书

本发明涉及一种热电电池单元，其具有通过金属连接件(54A,54B)串联连接的交替类型的热电轨道(52A,52B,53A,53B)，且包括通过臂(44A,44B,45A,45B)悬挂在衬底之上的平台(42)，平台和臂是同一热和电绝缘层的部分，并且每个臂支撑热电轨道。

本专利申请要求法国专利申请FR16/51336的优先权，该法国申请应被视为本说明书的组成部分。

技术领域

本申请涉及热电装置，尤其涉及包括通过金属连接件串联连接的交替的n型和p型热电材料的装置。

背景技术

图1A表示热电装置1，其具有通过金属连接件串联连接的交替的n型和p型热电轨道。该装置包括n型掺杂半导体条带3和p型掺杂半导体条带5。这些条带构成热电轨道。轨道3和5通过金属连接件7串联地电连接在配备有端子13和15的两个金属接触件9和11之间。

在一种操作模式中，接触件9和11处于温度T_C，并且金属连接件7处于高于温度T_C的温度T_H。然后在端子13和15之间出现电压V1。然后，热电装置1能够用作电流或电压源(热电堆)，以对独立的电路供电。该装置还可以用于检测接触件与金属连接件之间的温度差。

在另一种操作模式中，端子13和15连接到电源，并且轨道3和5中的电流流动产生接触件和金属连接件7之间的温度差。然后，热电装置1能够用作珀尔帖(Peltier)冷却器。

在温度T_H和T_C之间的给定温度差下，用作热电堆的装置1产生的电压取决于用于轨道的材料的性质。轨道材料的热电灵敏度或塞贝克(Seebeck)系数(以V/℃为单位)由在轨道端部之间的给定温度差下出现在轨道端部之间的电压限定。为了增加产生的电流和/或电压，即增加装置的性能，我们试图增加塞贝克系数并减小轨道的电阻以及金属连接件7与接触件9和11之间的热传导。

图1B表示热电装置20，其具有交替的n型和p型热电轨道23和24，轨道23和24通过金属连接件27串联连接在两个金属接触件25和26之间。接触件25和26配备有端子28和29。在轨道之间交替的金属连接件27交替地与温度为T_C的块30和温度为T_H的块31热接触。根据温度T_H和T_C之间的差，在端子28和29之间产生与串联的轨道数量相关的电压V2。

通常，在具有通过金属连接件串联连接的交替类型的热电轨道的热电装置中，轨道链将两个金属接触件串联连接。链中的每个轨道连接两个金属元件，例如，接触件和金属连接件，金属元件交替地与两个不同的块热接触。

已经提出了用于热电装置的各种结构。A.P.Perez-Marin等人在NanoEnergy(2014)4,73,80中发表的文章“Micropower thermoelectric generator from thin Simembranes”描述了一种热电装置，其中两个块中的一个由悬挂平台组成。轨道由掺杂硅制成，在n型和p型之间交替。与其他已知结构一样，该结构呈现出各种鲁棒性和性能方面的问题。

人们希望拥有性能更好的、鲁棒的热电装置。

发明内容

因此，本发明的一个实施例的目的是克服上述所有或一些缺点。

因此，本发明的一个实施例包括热电电池单元，该热电电池单元具有通过金属连接件串联连接的交替类型的热电轨道，包括通过臂悬挂在衬底之上的平台，平台和臂是同一热和电绝缘层的部分，并且每个臂支撑热电轨道。

在本发明的一个实施例中，电池单元包括位于衬底上的第一两个金属接触件和至少两组热电轨道，每组热电轨道包括在第一两个金属接触件之间串联连接的交替类型的热电轨道。

在本发明的一个实施例中，热电轨道由掺杂的碲化铋制成，交替类型对应于导电类型。