专利名称：A型pn结五极管式热电转换和制冷装置的制作方法
A型PN结五极管式热电转换和制冷装置
本发明是关于热电转换和制冷装置的，更具体地说，本发明是关于由三块N型半导体板和二块P型半导体板依次相互接触组成的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置。
背景技术：
目前，市场上尚未见到由三块N型半导体板和二块P型半导体板依次相互接触组成的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单的、即能用于热电转换又能用于制冷的热电转换和制冷装置。本发明的技术方案是由三块N型半导体板和二块P型半导体板依次相互接触构成，三块N型半导体板分别是N型半导体板1、N型半导体板3和N型半导体板5，二块P型半导体板分别是P型半导体板2和P型半导体板4。N型半导体板1、N型半导体板3和N 型半导体板5的形状和大小一样，P型半导体板2和P型半导体板4的形状和大小一样。N 型半导体板1、N型半导体板3和N型半导体板5的材料为同一种N型半导体材料，P型半导体板2和P型半导体板4的材料为同一种P型半导体材料。N型半导体板1的右表面与 P型半导体板2的左表面接触在一起，P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面接触在一起，N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面接触在一起，P型半导体板4的右表面与N型半导体板5的左表面接触在一起。N型半导体与P型半导体在处于热源中接触在一起时，在接触面处要发生电子和空穴的扩散，表现在N型半导体中的电子要向P型半导体中扩散，P型半导体中的空穴要向 N型半导体中扩散。本发明中，N型半导体板1的右表面与P型半导体板2的左表面接触在一起，P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面接触在一起，N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面接触在一起，P型半导体板4的右表面与N型半导体板 5的左表面接触在一起。因此，当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，存在着以下的电子和空穴的扩散现象在N型半导体板1的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处，N型半导体板1中的电子要向P型半导体板2中扩散，P型半导体板2中的空穴要向N型半导体板1中扩散；在P型半导体板2的右表面与N型半导体板 3的左表面的接触处，P型半导体板2中的空穴要向N型半导体板3中扩散，N型半导体板 3中的电子要向P型半导体板2中扩散；在N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面的接触处，N型半导体板3中的电子要向P型半导体板4中扩散，P型半导体板4中的空穴要向N型半导体板3中扩散；在P型半导体板4的右表面与N型半导体板5的左表面的接触处，P型半导体板4中的空穴要向N型半导体板5中扩散，N型半导体板5中的电子要向P型半导体板4中扩散。本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置中，N型半导体板1只有一个右表面与P型半导体板2的左表面相接触，N型半导体板5只有一个左表面与P型半导体板4的右表面相接触，而N型半导体板3的左表面和右表面分别与P型半导体板2的右表面和ρ型半导体板4的左表面相接触。因此，当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，从N型半导体板3扩散到P型半导体板2和P型半导体板4中的电子数、即从N型半导体板3中扩散出去的电子数多于从N型半导体板1扩散到P型半导体板2中的电子数、即从N型半导体板1中扩散出去的电子数和多于从N型半导体板5 扩散到P型半导体板4中的电子数、即从N型半导体板5中扩散出去的电子数。因此，当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，N型半导体板3中的电子数少于N型半导体板1中的电子数和少于 N型半导体板5中的电子数。同理，当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，从P型半导体板2和P型半导体板4中扩散到N型半导体板3中的空穴数、即扩散到N型半导体板3中的空穴数多于从P型半导体板2中扩散到N型半导体板1中的空穴数、即扩散到N型半导体板1中的空穴数和多于从P型半导体板4中扩散到N型半导体板5中的空穴数、即扩散到N型半导体板5中的空穴数。因此，当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，N型半导体板3中的空穴数多于N型半导体板1中的空穴数和多于N型半导体板5中的空穴数。同理，当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时， 从N型半导体板1的右表面扩散到P型半导体板2的左表面处的电子数多于从N型半导体板3的左表面扩散到P型半导体板2的右表面处的电子数，从P型半导体板2的左表面扩散到N型半导体板1的右表面处的空穴数多于从P型半导体板2的右表面扩散到N型半导体板3的左表面处的空穴数，从N型半导体板5的左表面扩散到P型半导体板4的右表面处的电子数多于从N型半导体板3的右表面扩散到P型半导体板4的左表面处的电子数， 从P型半导体板4的右表面扩散到N型半导体板5的左表面处的空穴数多于从P型半导体板4的左表面扩散到N型半导体板3的右表面处的空穴数。由于N型半导体板3中的电子数少于N型半导体板1中的电子数和少于N型半导体板5中的电子数，N型半导体板3中的空穴数多于N型半导体板1中的空穴数和多于N型半导体板5中的空穴数，因此，当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，N型半导体板3中的电势高于N型半导体板1中的电势和高于N型半导体板5 中的电势，如图2所示。由于当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，在N 型半导体板ι的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处N型半导体板1中的电子要向P型半导体板2中扩散和P型半导体板2中的空穴要向N型半导体板1中扩散，在P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处P型半导体板2中的空穴要向N 型半导体板3中扩散和N型半导体板3中的电子要向P型半导体板2中扩散，在N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面的接触处N型半导体板3中的电子要向P型半导体板4中扩散和P型半导体板4中的空穴要向N型半导体板3中扩散，在P型半导体板 4的右表面与N型半导体板5的左表面的接触处P型半导体板4中的空穴要向N型半导体板5中扩散和N型半导体板5中的电子要向P型半导体板4中扩散，因此，当本发明中的A 型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，在A型PN结五极管式热电转换和制冷装置中存在着以下的电场分布在N型半导体板1的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处存在着由N型半导体板1的右表面指向P型半导体板2的左表面的电场6，在P 型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处存在着由N型半导体板3的左表面指向P型半导体板2的右表面的电场7，在N型半导体板3的右表面与P型半导体板4 的左表面的接触处存在着由N型半导体板3的右表面指向P型半导体板4的左表面的电场 8，在P型半导体板4的右表面与N型半导体板5的左表面的接触处存在着由N型半导体板 5的左表面指向P型半导体板4的右表面的电场9，如图3所示。 由于当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，从N 型半导体板ι的右表面扩散到P型半导体板2的左表面处的电子数多于从N型半导体板3 的左表面扩散到P型半导体板2的右表面处的电子数，从P型半导体板2的左表面扩散到N 型半导体板1的右表面处的空穴数多于从P型半导体板2的右表面扩散到N型半导体板3 的左表面处的空穴数，从N型半导体板5的左表面扩散到P型半导体板4的右表面处的电子数多于从N型半导体板3的右表面扩散到P型半导体板4的左表面处的电子数，从P型半导体板4的右表面扩散到N型半导体板5的左表面处的空穴数多于从P型半导体板4的左表面扩散到N型半导体板3的右表面处的空穴数，因此，当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，A型PN结五极管式热电转换和制冷装置中的电场分布具有如下的特点1)在N型半导体板1的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处存在着的、由 N型半导体板1的右表面指向P型半导体板2的左表面的电场6的电场强度大于在P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处存在着的由N型半导体板3的左表面指向P型半导体板2的右表面的电场7的电场强度，即电子在由N型半导体板1的右表面通过电场6运动到P型半导体板2的左表面处的过程中或电子在由P型半导体板2的左表面通过电场6运动到N型半导体板1的右表面处的过程中电场6对电子所做的功的绝对值大于电子在由N型半导体板3的左表面通过电场7运动到P型半导体板2的右表面处的过程中或电子在由P型半导体板2的右表面通过电场7运动到N型半导体板3的左表面处的过程中电场7对电子所做的功的绝对值。2)在P型半导体板4的右表面与N型半导体板5的左表面的接触处存在着的、由 N型半导体板5的左表面指向P型半导体板4的右表面的电场9的电场强度大于在N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面的接触处存在着的、由N型半导体板3的右表面指向P型半导体板4的左表面的电场8的电场强度，即电子在由N型半导体板5的左表面通过电场9运动到P型半导体板4的右表面处的过程中或电子在由P型半导体板4的右表面通过电场9运动到N型半导体板5的左表面处的过程中电场9对电子所做的功的绝对值大于电子在由N型半导体板3的右表面通过电场8运动到P型半导体板4的左表面处的过程中或电子在由P型半导体板4的左表面通过电场8运动到N型半导体板3的右表面处的过程中电场8对电子所做的功的绝对值。由于当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，N型半导体板3中的电势高于N型半导体板1中的电势和高于N型半导体板5中的电势，因此， 本发明能产生如下的热电转换方面的有益效果1)当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，如果在 N型半导体板1与N型半导体板3之间接上负载，负载中就能输出电能，就能将热能转换成电能。2)当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，如果在 N型半导体板5与N型半导体板3之间接上负载，负载中就能输出电能，就能将热能转换成电能。由于当本 发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，电子在由N型半导体板1的右表面通过电场6运动到P型半导体板2的左表面处的过程中或电子在由P型半导体板2的左表面通过电场6运动到N型半导体板1的右表面处的过程中电场6对电子所做的功的绝对值大于电子在由N型半导体板3的左表面通过电场7运动到P 型半导体板2的右表面处的过程中或电子在由P型半导体板2的右表面通过电场7运动到 N型半导体板3的左表面处的过程中电场7对电子所做的功的绝对值，电子在由N型半导体板5的左表面通过电场9运动到P型半导体板4的右表面处的过程中或电子在由P型半导体板4的右表面通过电场9运动到N型半导体板5的左表面处的过程中电场9对电子所做的功的绝对值大于电子在由N型半导体板3的右表面通过电场8运动到P型半导体板4的左表面处的过程中或电子在由P型半导体板4的左表面通过电场8运动到N型半导体板3 的右表面处的过程中电场8对电子所做的功的绝对值，电场6的方向由N型半导体板1的右表面指向P型半导体板2的左表面，电场7的方向由N型半导体板3的左表面指向P型半导体板2的右表面(与电场6的方向相反)，电场8的方向由N型半导体板3的右表面指向P型半导体板4的左表面，电场9的方向由N型半导体板5的左表面指向P型半导体板 4的右表面(与电场8的方向相反)，因此，根据物理学中的佩尔捷效应可知，本发明还能产生如下的制冷方面的有益效果1)当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，如果将电压大于N型半导体板3与N型半导体板1之间的电势差的直流电源的正极接于N型半导体板3和将负极接于N型半导体板1，就可实现制冷。2)当本发明中的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，如果将电压大于N型半导体板3与N型半导体板5之间的电势差的直流电源的正极接于N型半导体板3和将负极接于N型半导体板5，就可实现制冷。
图1为热电转换和制冷装置示意图；图2为热电转换和制冷装置中的电势分布图；图3为热电转换和制冷装置中的电场分布图；图4为热电转换和制冷装置第一种实施例示意图；图5为热电转换和制冷装置第二种实施例示意图；图6为热电转换和制冷装置第三种实施例示意图；图7为热电转换和制冷装置第四种实施例示意图；图8为热电转换和制冷装置第五种实施例示意图；图9为热电转换和制冷装置第六种实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述 图1中，N型半导体板1的右表面与P型半导体板2的左表面接触在一起，P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面接触在一起，N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面接触在一起，P型半导体板4的右表面与N型半导体板5的左表面接触在一起。图2中，当A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，N型半导体板3中的电势高于N型半导体板1中的电势，N型半导体板3中的电势高于N型半导体板5 中的电势。图3中，当A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，在N型半导体板1的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处存在着由N型半导体板1的右表面指向P型半导体板2的左表面的电场6，在P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处存在着由N型半导体板3的左表面指向P型半导体板2的右表面的电场7，在N 型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面的接触处存在着由N型半导体板3的右表面指向P型半导体板4的左表面的电场8，在P型半导体板4的右表面与N型半导体板5 的左表面的接触处存在着由N型半导体板5的左表面指向P型半导体板4的右表面的电场 9，电场6的方向与电场7的方向相反，电场9的方向与电场8的方向相反，电场6的方向与电场9的方向相反，电场7的方向与电场8的方向相反，电场6的电场强度大于电场7的电场强度，电场9的电场强度大于电场8的电场强度。图4所示的实施例中，当A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，用导线将负载10连接在N型半导体板3与N型半导体板1之间，使负载10上有电能输出，使热能转换成电能，实现热电转换。图5所示的实施例中，当A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，用导线将负载11连接在N型半导体板3与N型半导体板5之间，使负载11上有电能输出，使热能转换成电能，实现热电转换。图6所示的实施例中，当A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，用导线将负载12连接在N型半导体板3与N型半导体板1和N型半导体板5之间，使负载12上有电能输出，使热能转换成电能，实现热电转换。图7所示的实施例中，当A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，用导线将直流电源13的正极连接在N型半导体板3和将负极连接在N型半导体板1，使电场6所在的接触面处的热能减少、温度降低，使电场7所在的接触面处的热能增加、温度升高，总体上使电场6所在的接触面处减少的热能多于电场7所在的接触面处增加的热能， 总体上使装置的热能减少、温度降低，实现制冷。图8所示的实施例中，当A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，用导线将直流电源14的正极连接在N型半导体板3和将负极连接在N型半导体板5，使电场9所在的接触面处的热能减少、温度降低，使电场8所在的接触面处的热能增加、温度升高，总体上使电场9所在的接触面处减少的热能多于电场8所在的接触面处增加的热能， 总体上使装置的热能减少、温度降低，实现制冷。图9所示的实施例中，当A型PN结五极管式热电转换和制冷装置在处于热源中时，用导线将直流电源15的正极连接在N型半导体板3和将负极连接在N型半导体板1和N型半导体板5，使电场6所在的接触面处的热能减少、温度降低，使电场9所在的接触面处的热能减少、温度降低，使电场7所在的接触面处的热能增加、温度升高，使电场8所在的接触面处的热能增加、温度升高，总体上使电场6所在的接触面处减少的热能和使电场9所在的接触面处减少的热能多于电场7所在的接触面处增加的热能和电场8 所在的接触面处增加的热能，总体上使装置的热能减少、温度降低，实现制冷。
权利要求
1.一种A型PN结五极管式热电转换和制冷装置，其特征在于，它由三块N型半导体板和二块P型半导体板依次相互接触构成。
2.根据权利要求1所述的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置，其特征在于，N型半导体板(1)、N型半导体板(3)和N型半导体板(5)的形状和大小一样。
3.根据权利要求1所述的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置，其特征在于，P型半导体板(2)和P型半导体板(4)的形状和大小一样。
4.根据权利要求1所述的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置，其特征在于，N型半导体板(1)、N型半导体板(3)和N型半导体板(5)的材料为同一种N型半导体材料。
5.根据权利要求1所述的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置，其特征在于，P型半导体板(2)和P型半导体板(4)的材料为同一种P型半导体材料。
6.根据权利要求1所述的A型PN结五极管式热电转换和制冷装置，其特征在于，N型半导体板(1)的右表面与P型半导体板(2)的左表面接触在一起，P型半导体板(2)的右表面与N型半导体板(3)的左表面接触在一起，N型半导体板(3)的右表面与P型半导体板(4)的左表面接触在一起，P型半导体板(4)的右表面与N型半导体板(5)的左表面接触在一起。
全文摘要
本发明公开了一种A型PN结五极管式热电转换和制冷装置，它由三块N型半导体板和二块P型半导体板依次相互接触构成，N型半导体板1的右表面与P型半导体板2的左表面接触在一起，P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面接触在一起，N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面接触在一起，P型半导体板4的右表面与N型半导体板5的左表面接触在一起。在N型半导体板3与N型半导体板1之间或在N型半导体板3与N型半导体板5之间接上负载后就能实现热电转换，在N型半导体板3与N型半导体板1之间或在N型半导体板3与N型半导体板5之间接上直流电源后就能实现制冷。
文档编号F25B21/02GK102447053SQ201010501949
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者冯建明 申请人:冯建明