下结合实施例和附图对本发明进一步说明。
[0023]如图1所示，本发明的实施例一，由上绝缘导热板10、下绝缘导热板20及其之间的28个温差发电单元30构成，2 8个温差发电单元30按行、列排列成阵列；如图2、图3所示，各温差发电单元30包括左温差电偶臂31、右温差电偶臂32，上导流片33、左导流片34和右导流片35，左温差电偶臂31和右温差电偶臂32顶面分别通过上左焊料层36和上右焊料层37焊接于所述上导流片33底面，左温差电偶臂31和右温差电偶臂32底面分别通过下左焊料层38和下右焊料层39焊接于所述左导流片34和右导流片35顶面；28个温差发电单元排列成阵列时，每行温差发电单元中，左右相邻的温差发电单元共用左导流片或右导流片:左温差发电单元的右导流片作为右温差发电单元的左导流片；每行末端的温差发电单元的左导流片或右导流片作为下一行对应同一列的温差发电单元的左导流片或右导流片，使得28个温差发电单元串联，；
[0024]所述左、右温差电偶臂形状、结构相同，均为矩形，面积为ImmX 1mm，面长比为8.33_，均采用多浓度梯度温差耦合材料制作；
[0025]所述多浓度梯度温差耦合材料为摩尔比(50+x): (50 - X)的Bi2TejP Sb 21^3的固熔体合金(Bi5Q+xSb5(l_x)2(Te5(l+xSe5CI_x)3，本实施例中X = 47，即所述多浓度梯度温差耦合材料为摩尔比 97:3 的 Bi2Te3和 Sb 2Te3的固熔体合金(Bi 0.97Sb0.03)2(Tea97Sea03)3;
[0026]所述上导流片、左导流片和右导流片采用纯Cu材料制作；
[0027]所述上左、上右、下左和下右焊料层采用Sn-Ag无铅合金或Sn-Zn无铅合金材料；
[0028]所述上、下绝缘导热板采用Al2O3材料制作。
[0029]与现有面长比为0.26mm的温差电偶臂所构成的半导体温差发电片相比，本实施例最大输出功率提高8倍，厚度减小至0.12mm，可放置于微型电路中当做微型电源。
[0030]本发明的实施例二，和实施例一的区别仅在于:
[0031]温差发电单元30的个数为29个，所述左、右温差电偶臂面积为0.1mmX0.1mm，面长比为0.52謹；
[0032]所述多浓度梯度温差耦合材料为摩尔比80:20的Bi2TeJP Sb 2Te3的固熔体合金(B1.sSb0.2) 2 (Te0.^Se0.2) 3°
[0033]与现有面长比为0.26mm的温差电偶臂所构成的半导体温差发电片相比，本实施例输出功率增大2倍，厚度减小至0.019_，可放置在纳米型电子器件中充当电源。
[0034]本发明的实施例三，和实施例一的区别仅在于:
[0035]温差发电单元30的个数为27个，
[0036]所述左、右温差电偶臂面积为5mmX5mm，面长比为5.26mm
[0037]所述多浓度梯度温差耦合材料为摩尔比60:40的Bi2TejP Sb 2Te3的固熔体合金(B1.eSb0.4) 2 (Te0.6Se0.4) 3°
[0038]与现有面长比为0.26mm的温差电偶臂所构成的半导体温差发电片相比，本实施例功率增大5倍，厚度减小至11.06_，可放置在小型电子器件中充当电源。
[0039]本发明的实施例四，和实施例一的区别仅在于:
[0040]温差发电单元30的个数为25个，
[0041]所述左、右温差电偶臂面积为1mmX 10mm，面长比为8.33mm
[0042]所述多浓度梯度温差耦合材料为摩尔比50:50的Bi2TejP Sb 2Te3的固熔体合金(B1.5Sb0.5) 2 (Te0.5Se0.5) 3。
[0043]与现有面长比为0.26mm的温差电偶臂所构成的半导体温差发电片相比，本实施例功率增大8倍，厚度减小至12_，可放置在小型电子器件中充当电源。
【主权项】
1.一种半导体温差发电片，由上绝缘导热板(10)、下绝缘导热板(20)及其之间的温差发电单元(30)构成，N = 5、6、7、8或9，2"个温差发电单元(30)按行、列排列成阵列；各温差发电单元(30)包括左温差电偶臂(31)、右温差电偶臂(32)，上导流片(33)、左导流片(34)和右导流片(35)，左温差电偶臂(31)和右温差电偶臂(32)顶面分别通过上左焊料层(36)和上右焊料层(37)焊接于所述上导流片(33)底面，左温差电偶臂(31)和右温差电偶臂(32)底面分别通过下左焊料层(38)和下右焊料层(39)焊接于所述左导流片(34)和右导流片(35)顶面；2Nf温差发电单元排列成阵列时，每行温差发电单元中，左右相邻的温差发电单元共用左导流片或右导流片:左温差发电单元的右导流片作为右温差发电单元的左导流片；每行末端的温差发电单元的左导流片或右导流片作为下一行对应同一列的温差发电单元的左导流片或右导流片，使得2N个温差发电单元串联，其特征在于: 所述左、右温差电偶臂形状、结构相同，均为矩形，面积为(0.1mm?10mm) X (0.1mm?1mm)，面长比为0.52mm?8.33mm，均采用多浓度梯度温差親合材料制作，所述面长比系表面积与厚度之比。
2.如权利要求1所述的半导体温差发电片，其特征在于: 所述多浓度梯度温差耦合材料为摩尔比(50+x): (50 - X)的Bi2TeJP Sb 2Te3的固熔体合金(Bi5Q+xSb5Q_x) 2 (Te50+xSe 50—x)3，0 < X〈 50ο
3.如权利要求1或2所述的半导体温差发电片，其特征在于: 所述上导流片、左导流片和右导流片采用纯Cu材料制作； 所述上左、上右、下左和下右焊料层采用Sn-Ag无铅合金或Sn-Zn无铅合金材料； 所述上、下绝缘导热板采用Al2O3材料制作。
【专利摘要】一种半导体温差发电片，属于半导体温差发电器件，解决现有半导体温差发电片功率较低、厚度较大的问题，以便于夹紧和应用至微型电子器件中。本发明由上绝缘导热板、下绝缘导热板及其之间的2N个温差发电单元构成，各温差发电单元包括左、右温差电偶臂，上导流片和左、右导流片，左、右温差电偶臂均为矩形，面积为(0.1mm～10mm)×(0.1mm～10mm)，面长比为0.52mm～8.33mm，均采用多浓度梯度温差耦合材料制作。本发明厚度薄、功率大、能有效减小体积和投资成本，不仅能够在不同温度梯度和荷载条件下稳定运行，也能够提高所匹配负载的额定功率，尤其适用于热源品味小、使用空间狭窄、负载额定功率较大的工况条件。
【IPC分类】H01L35-16, H01L35-32
【公开号】CN104576913
【申请号】CN201410837309
【发明人】方海生, 张梦杰, 王森, 田俊, 张之, 赵超杰, 蒋志敏
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日