CN102971879B - 可模块化的热电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热电装置，其包括连续延伸在第一和第二热源（5、6）之间的第一和第二接触件（2a、2b）。第一和第二接触件分别包括第一和第二传导元件（8a、8b）以及第三和第四传导元件（8c、8d）。第一和第三传导元件（8a、8c）相邻且由绝缘体（9）隔开。第二和第四传导元件（8b、8d）相邻且由绝缘体（10）隔开。该装置还包括选择部件，其能使第一热电偶由第一和第二传导元件（8a、8b）形成且使第二热电偶由第三和第四传导元件（8c、8d）形成。

Description

可模块化的热电装置

技术领域

本发明涉及热电装置，其包括与热源和冷源接触的热电腿。每个腿包括传导元件。不同热电性质的传导元件彼此连接以形成热电偶。

背景技术

图1示出了热电偶模块的传统结构。每个热电偶1由一对腿2a和2b形成，腿2a和2b由不同性质的传导材料制作且由内部金属连接件3经它们的端部之一彼此连接。腿2a通常由P型材料制造，并且腿2b通常由N型材料制造，典型地为P型和N型硅。这样的一对也可称为热电对。

该模块通常包括多个热电偶1，由连接金属连接件4a串联电连接。末端金属连接件4b、4c位于串联热电偶1的端部以提供模块的电连接。

形成热电腿2a和2b的传导材料或元件是不同热电性质的。不同热电性质材料的意思是能够形成热电偶的不同化学成分的材料或者由具有不同掺杂类型的相同材料制成的材料。

热电模块可用在塞贝克效应或珀尔帖效应的模式中。模块包括温度为T_h的热端储存器5和温度为T_f的冷端储存器6。储存器5和6分别设置在热电偶1两侧的连接件3处和连接件4a处。

在塞贝克模式中，模块由热端5和冷端6之间的温度梯度产生电能。该模式也称为发电机模式。

在珀尔帖模式中，在模块的末端上施加电流能在热端5和冷端6之间产生温度梯度。该模式也称为冷却模式。

热电模块的效率实际上取决于所用的材料、其几何形状以及使用的环境。因此，传统的模块可优化为用于冷却模式或优化为用于发电机模式，但从不能同时优化为用于二者。

发明内容

本发明的目的是提供简单紧凑的热电装置，其能根据需要既在塞贝克模式下又能在珀尔帖模式下以最佳方式运行。

这些目的可通过以下方案实现，一种热电装置，包括第一和第二腿，该第一和第二腿均具有与第一表面接触的第一端和与第二表面接触的第二端。第一和第二腿分别包括连续延伸在第一和第二表面之间的第一和第二传导元件。第一和第二腿分别包括连续延伸在第一和第二表面之间的第三和第四传导元件。第三传导元件相邻于第一传导元件且通过绝缘体与第一传导元件隔开。第四传导元件相邻于第二传导元件且通过绝缘体与第二传导元件隔开。该装置还包括选择部件，其能使第一热电偶由第一和第二传导元件形成，并且使第二热电偶由第三和第四传导元件形成。

附图说明

通过下面对本发明特定实施例的描述，本发明其它的优点和特征将更加清楚易懂，本发明的特定实施例仅为非限定示例的目的且表示在附图中，其中：

图1示出了根据现有技术的热电模块；

图2示出了塞贝克模式中由热电装置产生的电功率与腿截面的曲线图；

图3示出了珀尔帖模式中由热电装置产生的热能与腿截面的曲线图；

图4示意性地示出了根据本发明的一般热电装置；

图5和6示出了根据本发明装置的第一实施例的腿；

图7示出了包括两个图6的腿的热电装置，两个腿由电连接元件连接；

图8和9示出了图7中装置的电连接元件的可替代实施例；

图10示出了根据本发明的装置的第二实施例；

图11和12是图10中装置的电连接元件的截面图；

图13至21示出了制造图10的装置的方法的步骤；

图22是图11的连接元件在一制造步骤中的截面图；

图23是图22的步骤的可替代实施例的截面图；以及

图24和25是图12的连接元件在制造步骤中的截面图。

具体实施方式

可通过将其几何形状适应于使用条件以及所希望的运行模式来优化热电装置。通过热电学和热力学的一般方程获得的模型可用于确定最佳的几何形状。

下面根据图1的模块描述一研究实例。其重点在于装置在塞贝克模式下的优化不同于在珀尔帖模式下的优化。

表1同时列出了这次模拟中所用的热电装置的电学参数、热学参数和几何参数。为了定义装置的环境，热交换器设置在装置和冷端储存器6之间。热交换器的特性也在表1中示出。

第一类参数（温度）是热端5的温度T_h和冷端6的温度T_f，单位为开尔文（Kelvin）。

第二类参数定义了材料的固有特性，诸如形成腿的导电材料的塞贝克系数S、热导率λ以及电阻率ρ，以及基质（即，腿之间的电绝缘材料）的热导率λ_MAT。

第三类表征了装置的几何形状，即腿的数量n（热电偶的数量等于N=n/2）、腿的高度L、在本实例中由边尺寸为b的方形定义的腿的截面积A_np（A_np=b²）、在相邻两个腿之间的距离d以及其上分布有腿的可用面积A_te。

表1

“热交换”类参数表征了装置冷端上的环境：热交换器的热扩散面积A_hs以及装置和冷端储存器或冷源之间的热交换器的热传递系数h。该冷源例如为室温下的空气（T_f＝300K），并且具有该空气的热交换器可为其上形成腿的金属板或基板。

“电阻系数”类参数是接触电阻R_C和内部电阻R_int，接触电阻R_C表示每个腿2a、2b和连接件3、4a、4b和4c之间接触的质量，内部电阻R_int对应于在串联的热电偶的末端处测量的装置总电阻。

在该模拟示例中，热端的温度T_h和冷端的温度T_f分别等于350开尔文和300开尔文。模块的面积A_te定为1cm²，其上分布有10000个腿，即5000个热电偶。腿的长度为40μm且由空气隔开。与热交换相关的最终参数是2cm²的面积A_hs和1000W.m^-2.K^-1的热传递系数h。

冷端6的温度（T_f）并不真实对应于热电偶在连接件4a处的冷却温度，特别是由于热端5的热扩散。因此，热电偶的冷端温度T_c高于温度T_f。因此，在方程中需考虑装置的温度差T_h-T_c，而不是环境温度差T_h-T_f。

提出了研究腿截面积A_np对热电装置在根据塞贝克效应运行时以及随后在根据珀尔帖效应运行时性能上的影响。因此，分别对应于腿的边和截面积的参数b和A_np为变量。

塞贝克模式中产生的电功率Q_gen可采用表1的参数由下面的关系式表示：

$Q_{\mathrm{gen}}=\frac{N^2\×S^2\×{(T_h-T_c\left(A_{\mathrm{np}}\right))}^2}{4R_{\mathrm{int}}^2\left(A_{\mathrm{np}}\right)\×A_{\mathrm{hs}}}---\left(1\right)$

关系式（1）涉及参数T_c和R_int，二者均为未知且取决于腿的截面积A_np。内部电阻R_int写成：

$R_{\mathrm{int}}\left(A_{\mathrm{np}}\right)=2N\×(\frac{\mathrm{\ρ}\×L}{A_{\mathrm{np}}}+\frac{2R_C}{A_{\mathrm{np}}})---\left(2\right)$

为了知道T_c的表达式，表示在热交换器处的功率平衡的方程写成：

P_Seeb+P_cond+P_j=P_hs（3）

其中P_Seeb表示在与热交换器的界面处（温度T_c）产生的热电功率，P_cond表示通过传导的功率，P_j表示由焦耳效应产生的功率，并且P_hs表示在热交换器处通过（自然或强制）对流而消除的功率。这四项涉及T_c。通过由其表达式取代每一项，方程（3）变为：

$N\×S\×T_c\×I+(\frac{2N\×\mathrm{\λ}\×\mathrm{\ΔT}\×A_{\mathrm{np}}}{L}+\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{air}}\×\mathrm{\ΔT}\×A_{\mathrm{air}}}{L})+\frac{1}{2}{R}_{\mathrm{int}}\×I^2=(T_c-T_f)h{A}_{\mathrm{hs}}---\left(4\right)$

其中ΔT表示温度差T_h-T_c，λ_air表示隔开腿的空气的热导率，I表示串联热电偶产生的电流，并且A_air表示与装置端上的空气的热交换面积（A_air=A_te-2N.A_np）。

因此，T_c作为参数A_np的函数的表达式可由关系式（4）获得。

通过将关系式（1）中的内部电阻R_int和温度T_c替换成它们各自的表达式（2）和（4），可仅由腿的截面积A_np表示产生的电功率Q_gen。

图2示出了Q_gen对于腿的截面积A_np的变化。观察到在截面积A_npSeeb=6.67*10^-10m²，对应边尺寸b=26μm的方形时，获得最大功率Q_{gen_max}。

该值A_npSeeb也可通过求解方程解析得到：

${\left(\frac{\∂Q_{\mathrm{gen}}}{\∂A_{\mathrm{np}}}\right)}_{A_{\mathrm{np}}=A_{\mathrm{npSeeb}}}=0={\left(\frac{\∂\left(\frac{N^2\×S^2\×{(T_h-T_c\left(A_{\mathrm{np}}\right))}^2}{4\×{\left(R_{\mathrm{int}}\left(A_{\mathrm{np}}\right)\right)}^2\×A_{\mathrm{hs}}}\right)}{\∂A_{\mathrm{np}}}\right)}_{A_{\mathrm{np}}=A_{\mathrm{npSeeb}}}---\left(5\right)$

以类似的方式，可对根据珀尔帖效应运行的装置进行模拟。10mA的输入电流I施加给热电装置。考虑到由珀尔帖效应产生的功率、由焦耳效应和热传导造成的损耗，珀尔帖模式中热电装置的冷却功率可以写成下面的形式：

$Q_{\mathrm{cold}}=N\×S\×I\×T_c-\frac{1}{2}{R}_{\mathrm{int}}\left(A_{\mathrm{np}}\right)\×I^2-K\left(A_{\mathrm{np}}\right)\×(T_h-T_c)---\left(6\right)$

该方程（6）涉及表示腿截面积的变量A_np、流过串联热电偶的电流I以及总导热系数K（A_np）。总导热系数可写成：

$K\left(A_{\mathrm{np}}\right)=\frac{2N\×\mathrm{\λ}\×A_{\mathrm{np}}}{L}+\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{air}}\×(A_{\mathrm{te}}-2N\×A_{\mathrm{np}})}{L}---\left(7\right)$

图3示出了Q_cold根据腿截面积A_np的变化，由表达式（2）、（6）、（7）以及表1的参数值获得。在本实例中，这些参数与塞贝克模式下的不同。因此，等于10mA的输入电流流过串联的热电偶。

在这些条件下，如果腿的截面积等于前面针对塞贝克模式所确定的截面积，则可获得3.2W的功率Q_cold。观察图3的曲线，其示出了该3.2W的值并不是最佳的。实际上对于截面积A_npPelt=3.24.10^-10m²，即具有约18μm的边b的方形，可获得3.94W的最大功率Q_{cold_max}。

因此，针对珀尔帖模式优化的腿截面积小于相同热电装置针对塞贝克模式优化的腿截面积。

该模拟示例示出了最佳腿截面积会随运行模式而变化。与传统模块仅能针对珀尔帖效应和塞贝克效应之一者进行优化不同，下面描述的装置提供一种能调节腿截面积的结构，从而使同一模块在两个运行模式下均能获得最大效率。

图4示意性地示出了具有截面积可变的腿的热电装置的一般实施例。该装置包括两个热电腿2a和2b，这两个热电腿2a和2b以并联方式热连接在两个热源之间且以串联方式电连接以形成至少一个热电偶。

每个腿具有与热源5接触的第一端和与热源6接触的第二端。源5例如构成热电装置的热表面，而源6构成冷表面。词语“热源”在下文表示塞贝克模式中参与形成装置温度梯度的冷储存器或热储存器，或者珀尔帖模式中被冷却的环境。

该装置使用腿，每一个腿由若干传导元件形成，该若干传导元件优选以彼此平行的方式设置并且由电绝缘材料层隔开。因此，这里“热电腿”的意思是由若干牢固连接的传导元件制作的件，每个元件均延伸通过热源5和6之间的腿的总高度。

该腿结构能通过电连接不同的传导元件形成具有不同截面积的两个热电偶。这样，能根据所希望的运行模式来选择两个热电偶的其中一个或另一个。

因此，每一个腿2a和2b包括第一导电元件，该第一导电元件分别为8a和8b。元件8a和8b从热源5连续地延伸到冷源6。腿2a的传导元件8a和腿2b的传导元件8b优选为相同尺寸的，并且具有相同的截面积，图4中标注为A_np1。

热电装置的腿2a、2b的每一个还包括第二导电元件。因此，腿2a包括相邻于元件8a且通过电绝缘体9与元件8a隔开的传导元件8c。同样，腿2b包括相邻于元件8b且通过电绝缘体10与元件8b隔开的传导元件8d。传导元件8c和8d优选为相同尺寸的。它们的截面积标注为A_np2。

形成传导元件的材料可选自半导体，例如，硅和锗，或者半金属，特别是锑或铋。绝缘体9和10优选为相同的材料，例如选自树脂、氮化物、氧化物和空气。

在下面的实施例中，第一热电偶由传导元件8a和8b形成，而第二热电偶由元件8c和8d形成。因此，形成元件8a和8b的材料为不同热电性质的，例如，n掺杂和p掺杂的硅锗合金。形成元件8c和8d的材料也为不同热电性质的。此外，构成元件8a和8c的材料可为相同的或不同的，元件8b和8d也同样。

图5至7示出了装置具有截面积可更改的腿的第一实施例的若干细节。

图5示出了图4的装置的热电腿2a的主视图（左侧）和俯视图（右侧）。在该实施例中，腿2a的芯由圆柱形式的传导元件8c构成。元件8c具有由电绝缘材料9覆盖的圆柱表面。外环由同样是圆柱的元件8a形成在材料9和圆柱元件8c周围。因此，腿2a的元件8a和8c是由绝缘材料9隔开的同心圆柱体。第二腿具有类似的构造。

图6示出了与该腿构造相关的电连接模式。每个腿的圆柱体坐落在基板（未示出）上。基板例如位于平行于平面（xz）的平面中。因此，形成每个腿的圆柱体具有沿着y定向的共同的轴。

电连接元件3在腿2a的暴露元件8a和8c的外表面上可移动。在图6的情况下，腿的与电连接件3接触的外表面对应于元件8a和8c的顶表面。该连接件例如在x方向上运动。

在由图6中的实线表示的第一位置上，连接件3仅与腿的外环接触，即仅与元件8a接触。在由虚线表示的第二位置上，连接件3与元件8a和元件8c接触。因此，连接件3电连接两个圆柱元件。

以类似的方式，连接件3在腿2b的暴露元件8b和8d的外表面上移动。

图7示意了根据第一实施例的热电装置的概况。图5所示类型的腿2a和2b与一可移动连接件3关联，例如，图6中所描述的连接件3。

当连接件3接触腿2a和2b的外环，如图6和7所示，实现了元件8a和8b之间的电连接，因此形成第一热电偶。于是，参与形成该热电偶的传导材料的截面积等于A_np1。当连接件3至少部分地覆盖元件8a、8b、8c和8d（图6中的虚线）时，实现所有元件之间的电连接。于是获得截面积等于A_np1和A_np2之和的第二热电偶。

第一热电偶例如针对根据珀尔帖效应的运行而优化。在此情况下，选择元件8a和8b的截面积A_np1以获得最大冷却功率。由两对传导元件形成的第二热电偶例如用于塞贝克模式的运行。则选择相应的截面积（等于元件8a和8c的截面积之和）以优化电流产生。

在图7的实施例中，连接件3包括与腿2a接触的第一部分3a和与腿2b接触的第二部分3b。部分3a和3b例如由电线3c电连接。部分3a和3b彼此可相对移动。因此，每个部分可通过例如机电致动器而独立地运动。

图8和9示出了连接件3的可替代实施例。连接件3可由单件形成，该单件包括由可变形且导电的材料制作的中央部分3d。因此，连接件3的分别与腿2a和2b接触的部分3a和3b可通过压缩或膨胀可变形材料3d而在相反方向上同时运动。

图8中部分3a和3b的位置可对应于静止位置，因为在可变形部件3d上没有力。通过压缩可变形部分3d（图9），部分3a在x方向上运动，并且部分3b在-x方向上运动，以实现第二热电偶。相反，静止位置可对应于图9。于是，部分3a和3b可通过膨胀材料3d而仅与每个腿的外环接触。可变形材料例如为形变材料。

圆柱腿2a和2b可由半导体材料制作的纳米线形成。在第一步骤中，在基板上执行诸如硅的第一材料的纳米线生长。然后，在它们的表面上进行氧化，以形成两个传导元件之间的绝缘材料层，例如氧化硅SiO₂。最终，在最后一步骤中，执行第二材料（例如硅）的新生长，以覆盖该绝缘材料。

图10至12示出了具有截面积可调的腿的热电装置的第二实施例。

在图10示出的装置中，三个热电腿2a、2b和2a并排平放在基板12上。与图1、4至9所示的垂直结构不同，该构造基于平面制造，例如通过先沉积后图案化层来制造。

该装置包括在元件8a和8b之间以形成第一热电偶的第一电连接13a以及在元件8c和8d之间以形成第二热电偶的第二电连接13b。元件8a和8b的截面积A_np1与元件8c和8d的截面积A_np2不同。因此，第一和第二热电偶具有不同大小的截面积。这两个热电偶之一者优选地针对塞贝克模式下的运行优化，而另一个针对珀尔帖模式下的运行优化。

第一电连接13a可由金属层13a制作，该金属层13a优选在腿2a和2b的一端连接元件8a和8b。金属层13b连接元件8c和8d，该金属层13b优选设置为靠近且平行于层13a。

每一个热电偶优选地与性质相同的其他热电偶串联连接，其中该性质相同的其他热电偶由多对相接连的腿2a、2b形成。因此，腿2b的外部元件8b由金属层13c电连接到位于图10右侧的下一个腿2a的外部元件。同样，腿2b的芯8d由金属层13d电连接到下一个热电偶的腿2a的芯。

金属层13c和13d优选以与层13a和13b相同的方式形成在腿的相对端。因此，传导元件形成了两个独立的电路。

两个串联的热电偶由切换部件14连接到外部电路（未示出）。装置14连接两个电路中的一个或另一个到输入-输出端V+和V-。在装置在珀尔帖模式下运行时，这些输入-输出端V+和V-是装置的供电端。相反，在塞贝克模式下，输入-输出端V+和V-是外部电路的供电端。

在图10所示的示范性实施例中，装置14包括两个开关T1和T2，例如为MOS晶体管类型。每个开关设置在介于输入-输出端V+、V-之一者和关联的串联热电偶之间的电路中。

开关T1和T2由反相的信号Φ和/Φ控制。这样，在任一时刻，仅有一种串联的热电偶连接到外部电路（电源或负载）。例如，晶体管T1由信号Φ导通，从而使串联的第一热电偶用于根据珀尔帖和塞贝克效应之一者的运行。晶体管T2由反相信号/Φ导通，从而使串联的第二热电偶用于根据另一个效应的运行。

在该实施例中，元件8a为两个部分，以对称的方式设置在元件8c的每一侧上。元件8d同样也以对称方式设置在元件8b的每一侧上。然而，该装置不限于该对称构造。特别是，元件8a和8c可如图4所示并排着。

图11和12是图10的装置中的分别由传导元件8a上的层13a和传导元件8c上的层13b制作的电连接处的截面图。由传导材料制作的元件8a和8c由电绝缘材料围绕。绝缘材料的顶部被去除以能通到区域15a中的元件8a（图12）或通到区域15b中的元件8c（图13）。

图13至21示出了用于制造图10的热电腿的方法的第一系列步骤。

在图13中，电绝缘材料的层16和17设置在基板12上。然后，蚀刻掩模18制作在层17上。掩模18优选包括由光刻图案化的树脂。由掩模限定的开口具有对应于热电腿的尺寸。

然后，在图14中，通过掩模18以各向同性方式蚀刻介电层16和17。然后，相对于层16和17，例如通过O₂等离子体蚀刻选择性去除掩模18。

图15示出了在前述的蚀刻区域中的基板12上制作隔离物19a和19b。隔离物优选通过共沉积牺牲材料层和各向同性地蚀刻该牺牲材料而形成。牺牲材料例如为二氧化硅或氮化硅。

图16示出了传导元件8c的形成。在隔离物19a和19b之间的间隔中形成一层导电材料（例如由掺杂硅制作），然后将其减薄，以使之与隔离物19a和19b等高。减薄例如通过化学机械抛光或化学蚀刻实现。掺杂可通过持续执行局部离子注入直至沉积或者在沉积的同时以气体形式的掺杂剂加入来实现。

然后，在图17中，隔离物19a和19b相对于层16、17且相对于元件8c的材料被选择性去除。

在图18中，元件8c涂有电绝缘材料9。材料9优选通过元件8c的表面氧化形成。氧化例如通过在氧气下的热处理实现。在硅元件8c的情况下，获得氧化硅SiO₂。

在图19中，元件8a的导电材料形成在元件8c的每一侧上，然后减薄以在元件8c的顶部上形成绝缘体9的平面。元件8a的材料例如与元件8c的材料相同。

图20和21示出了在元件8a和8c之上形成隔离物20a、20b、21a和21c。在元件8c的每一侧上，隔离物20a和20b仅覆盖元件8a的一部分。分别与隔离物20a和20b接触的隔离物21a和21b部分地覆盖元件8a且部分地覆盖绝缘材料9。隔离物21a和21b之间的自由区域大致位于元件8c之上，但并不蔓至元件8a上。

参照图13至21所描述的步骤对装置的所有热电腿2a和2b是共同的。

图22至25示出了制造方法的第二系列步骤。它们对应于腿之间电连接的形成。图22和23示出了金属层13a的形成。

在图22中，隔离物21a和21b在前面由光刻所限定的区域中被蚀刻。该区域提供为用于制造与第一腿的元件8a和第二腿（未示出）的元件8c接触的金属层13a。因此，通过去除隔离物21a和21b而获得至元件8a的通道。然后，金属层13a沉积在隔离物20a和20b之间的间隔中。层13a优选通过化学机械抛光而平坦化。

在图23所示的可替代实施例中，去除所有的隔离物。因此，层13a在元件8a上的接触制作在元件8a的整个顶表面上。

图24和25示出了金属层13b的形成。

在图24中，绝缘材料9的顶部在也由光刻限定的另一个区域中被蚀刻。该蚀刻打开了至元件8c的通道，以在后续步骤中在其中制作电接触。隔离物21a和21b优选用作蚀刻掩模。因此，通道区域位于隔离物21a和21b之间的间隔的下方。

在图25中，金属层13b沉积在隔离物21a和21b之间的间隔中，然后，最终通过化学机械抛光而平坦化。

通过引用腿2a的参考标记已经描述了腿2a的制造方法。然而，该方法也应用于装置的其它的热电腿，例如，图4所示的腿2b。

任何一个腿的传导元件优选由相同热电性质的材料制造。典型地，传导元件可全部由硅制造。腿2a的元件8a和8c可为n掺杂的，并且腿2b的元件8b和8d可为p掺杂的。在另一个示例中，元件8a和8b分别由n掺杂的硅和p掺杂的硅制造，而元件8c和8d分别由n掺杂的硅锗合金和p掺杂的硅锗合金制造。

Claims (10)

1.一种热电装置，包括：第一腿和第二腿(2a、2b)，该第一腿和第二腿(2a、2b)具有与第一表面(5)接触的第一端以及与第二表面(6)接触的第二端，该第一腿和第二腿分别包括连续延伸在该第一表面和第二表面之间的第一热电传导元件和第二热电传导元件(8a、8b)，

其特征在于，该第一腿和第二腿(2a、2b)分别包括连续延伸在该第一表面和第二表面之间的第三热电传导元件和第四热电传导元件(8c、8d)，该第三热电传导元件(8c)相邻于该第一热电传导元件(8a)且通过第一绝缘体(9)与该第一热电传导元件隔开，并且该第四热电传导元件(8d)相邻于该第二热电传导元件(8b)且通过第二绝缘体(10)与该第二热电传导元件隔开，

并且，该热电装置包括选择部件，该选择部件构造为在第一状态下能使该第一热电传导元件和第二热电传导元件(8a、8b)形成第一热电偶且在第二状态下使该第三热电传导元件和第四热电传导元件(8c、8d)形成第二热电偶。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一热电传导元件和第三热电传导元件(8a、8c)由热电性质相同的材料形成，并且该第二热电传导元件和第四热电传导元件(8b、8d)由热电性质相同的材料形成。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该选择部件包括在该第一腿和第二腿(2a、2b)的外表面上的可移动连接元件(3)，该第一腿(2a)的该外表面暴露该第一热电传导元件和第三热电传导元件(8a、8c)，并且该第二腿(2b)的该外表面暴露该第二热电传导元件和第四热电传导元件(8b、8d)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，该第一热电传导元件和第三热电传导元件(8a、8c)为同心圆柱体，并且该第二热电传导元件和第四热电传导元件(8b、8d)为同心圆柱体。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，该可移动连接元件(3)包括由可变形且导电的材料制造的中央部分(3d)。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，该可移动连接元件(3)包括与该第一腿(2a)接触的第一部分(3a)以及与该第二腿(2b)接触的第二部分(3b)，该第一部分和第二部分彼此可相对运动。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一热电传导元件和第二热电传导元件(8a、8b)具有第一截面积(A_np1)，并且该第三热电传导元件和第四热电传导元件(8c、8d)具有与该第一截面积(A_np1)不同的第二截面积(A_np2)。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该选择部件包括：

连接该第一热电传导元件和第二热电传导元件(8a、8b)的第一金属层(13a)，

与该第一金属层电绝缘的且连接该第三热电传导元件和第四热电传导元件(8c、8d)的第二金属层(13b)，以及

切换部件(14、T1、T2)，用以将该第一金属层和第二金属层中的一个或另一个连接在电路(V+、V-)中。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该第一热电传导元件和第二热电传导元件(8a、8b)的该第一截面积(A_np1)的尺寸设为适合于珀尔帖和塞贝克两种效应的其一者，并且该第三热电传导元件和第四热电传导元件(8c、8d)的该第二截面积(A_np2)的尺寸设为适合于该两种效应的另一者。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一热电传导元件(8a)包括设置在该第三热电传导元件(8c)两侧上的两个部分，并且该第二热电传导元件(8b)包括设置在该第四热电传导元件(8d)两侧上的两个部分。