[发明专利]热电组件

说明书

本申请涉及排列有大量热电元件的热电组件。

如图7所示，常规的热电组件1通过以下方案制备：从由如区熔法等的熔解生长制备的热电材料的坯料切割下棱柱形热电元件3、通过焊接等将热电材料3焊接到由导电材料制成的上和下电极4提供预定的导电图形、以及将热交换板5固定在每个电极4的外侧。当热电元件3和电极4用焊料焊接在一起时，在结合部的周围形成焊缝7，如图8所示。由此完成的热电组件1具有整齐结构，并且热电元件3显示出恒温和恒定热导的优点。热电组件1在每一侧上具有平坦的表面，适合于制造热电元件粘接到它的每一侧的面板型装置。

然而，由于热电元件3(即，p型热电元件3a和n型热电元件3b)由脆性材料制成，当震动或负荷施加到热电组件1时或热应力施加到热电元件3时，产生裂缝或断裂。此外，由于热电组件3的抗潮湿性很差，在高湿度气氛中它们往往会被腐蚀，导致性能变差。

本发明的一个目的是提供一种热电组件，能增加强度和提高抗潮湿性，由此操作的可靠性提高。

本发明提供一种热电组件，包括p型热电元件和n型热电元件，这些元件交替地排列并通过提供在每个热电元件的顶部和底部上的电极电连接，以及固定在热电元件两侧电极上的热交换板，其中除了结合到电极的侧面之外，每个热电元件在它的侧面上有绝缘材料的覆盖膜，热电元件被隔开。

在本发明的优选实施例中，热电元件为从热电元件坯料上切下然后用绝缘材料覆盖的元件。

在本申请的另一优选实施例中，覆盖膜为通过化学汽相淀积聚合形成的聚酰亚胺膜。

在本申请的又一实施例中，覆盖膜为通过化学汽相淀积聚合形成的聚(取代或未取代的对苯二亚甲基)膜。

在本申请的还一实施例中，除了结合到电极的侧面之外，在每个热电元件两侧的上和下电极附近部分没有绝缘材料的覆盖膜。

图1为根据本发明热电组件的一个例子的剖面图。

图2B示出了根据本发明热电组件的一个例子的透视图。

图2A为除去了上热交换板的图2B的热电组件的透视图。

图3A和3B示出了分别使用片型坯件和棒型坯件的热电元件的制备模式。

图4A和4B分别为覆盖的热电元件的透视图和平面图。

图5A和5B示出了另一覆盖的热电元件的剖面图，其中图5B为图5A中画圆部分的放大图。

图6示出了使用棒型坯件热电元件的另一制备模式。

图7示出了常规热电组件的剖面图。

图8示出了常规热电组件的剖面图，其中示出了焊缝。

下面参考附图介绍本发明的实施和优选实施例。其中，参考数字3用于表示p型或n型的热电元件，参考数字3a和3b用于区分p型和n型。

图1和2示出了根据本发明的热电组件的一个例子。图1为热电组件1的剖面图。图2A表示上表面上没有热交换板5和电极4的热电组件1的透视图，图2B为上表面带有热交换板5和电极4的热电组件1的透视图。热电组件1包括由n型半导体制成的n型热电元件3b和由p型半导体制成的p型热电元件3a，它们交替地排列在相同的平面上。形成大量的电极4覆盖每个热电元件3的上表面和下表面，并桥接相邻的p型热电元件3a和n型热电元件3b的上表面或下表面，由此所有交替的热电元件3a和3b都串联地电连接。由如陶瓷等绝缘材料制成的热交换板5借助电极4固定到热电元件3的上表面和下表面。热电元件3相间地排列，由此在热电组件1工作时，可以抑制热电元件3之间的热泄露提高热交换效率。优选热电元件3以0.05到1.0mm间距隔开。

在本发明中使用的热电元件3可以如下制备。首先，通过切割热电材料坯件或烧结或挤压粉状的热电材料制备热电材料的片型坯件6(图3A)或棒型坯件6(图3B)。p型元件的材料包括Sb₂Te₃，n型元件的材料包括Bi₂Te₃。切割片型坯件6或棒型坯件6制备如图3所示的热电棱柱3。棱柱的上表面和下表面与各电极4接合，下文有时称做接合面或接合表面。

如图4所示，由绝缘材料制成的覆盖膜2提供在棱柱形热电元件3的每个侧面上，即，除了接合面以外的所有表面。在热电元件3的周围提供覆盖膜2有效地增强了热电元件3的强度，由此当施加负荷、震动、或热应力时，可以防止元件3裂缝或断裂。覆盖膜2还提高了抗潮湿性，由此在高湿度气氛中可以保护元件3不被腐蚀，提高了热电组件1的操作可靠性。