[发明专利]采用最优热电臂高度的两级半导体热电模块

说明书

一种采用最优热电臂高度的两级半导体热电模块，包括上级热电臂、下级热电臂、导电铜片和陶瓷绝缘层，导电铜片设有三层，上层导电铜片和中层导电铜片之间设有上级热电臂，中层导电铜片与下层导电铜片之间设有下级热电臂，上级热电臂的上下两端、下级热电臂的上下两端均与导电铜片之间设置有陶瓷绝缘层，上级热电臂的高度为L1，下级热电臂的高度为L2，且L1与L2的比值范围为3/7～2/3，本发明相比于现有技术，将上级热电臂高度降低，下级热电臂高度增高，使上级热电臂热端陶瓷绝缘层与导电铜片的交界面上的应力分散到下级热电臂冷端陶瓷绝缘层与导电铜片的交界面，最大应力减小，降低热电模块损坏的几率，增加了热电模块运行的稳定性和使用寿命。

技术领域

本发明属于热电器件领域，涉及半导体热电模块，具体涉及采用最优热电臂高度的两级半导体热电模块。

背景技术

热电装置以其没有移动部件，仅需少量维护，可以保持无声的运行环境，且具有轻便性和紧凑性的优点被广泛应用在汽车余热回收和太阳能发电等领域。目前Π型热电模块的最常见的模块形式，在一些热电发电系统中需要采用两级甚至多级П型热电模块。

热电装置中热电模块工作状态会产生内应力，热电材料不可避免要长期处于热应力的荷载中，这将导致热电材料的力学稳定性逐步下降。

通过对热电模块中热应力分布的分析，证明了特定热电臂高度的两级热电模块比普通两级热电模块具有更好的机械性能性能，因此，本发明提出了采用最优热电臂高度比例的两级半导体热电模块。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了采用最优热电臂高度的两级半导体热电模块，本发明技术方案如下：

一种采用最优热电臂高度的两级半导体热电模块，包括上级热电臂、下级热电臂、导电铜片和陶瓷绝缘层，所述导电铜片设有三层，上层所述导电铜片和中层所述导电铜片之间设有上级热电臂，中层所述导电铜片与下层所述导电铜片之间设有下级热电臂，所述上级热电臂的上下两端与所述导电铜片之间设置有陶瓷绝缘层，所述下级热电臂的上下两端与所述导电铜片之间设置有陶瓷绝缘层，所述上级热电臂的高度为L1，所述下级热电臂的高度为L2，且L1与L2的比值范围为3/7～2/3。

优选的，所述L1与L2的比值为31/69。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的最优热电臂高度的两级半导体热电模块可以用于减小两级热电模块的热应力和增强两级热电模块的机械性能。这种改进的结构可以使整个模块具有更高的机械稳定性和结构适应性。本发明相比于传统的上下级热电臂高度相等的两级热电模块，将上级热电臂高度降低，下级热电臂高度增高，使上级热电臂热端陶瓷绝缘层与导电铜片的交界面上的应力分散到下级热电臂冷端陶瓷绝缘层与导电铜片的交界面，最大应力减小，降低热电模块损坏的几率，增加了热电模块运行的稳定性和使用寿命。

附图说明

图1是传统两级半导体热电模块的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明不同热电臂高度组合的两级热电模块的结构示意图；

图4是本发明不同热电臂高度组合的两级热电模块的最大应力和变形量示意图；

图5是本发明不同热电臂高度组合的两级热电模块的最大应力和变形量示意图；

图6是本发明多个热电模块组合而成的热电系统结构示意图。

其中，1-上级热电臂；2-下级热电臂；3-陶瓷绝缘层；4-导电铜片。

具体实施方式