EA041242B1 - SEMICONDUCTOR THERMOELECTRIC GENERATOR - Google Patents
SEMICONDUCTOR THERMOELECTRIC GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- EA041242B1 EA041242B1 EA202191420 EA041242B1 EA 041242 B1 EA041242 B1 EA 041242B1 EA 202191420 EA202191420 EA 202191420 EA 041242 B1 EA041242 B1 EA 041242B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- gap
- graded
- semiconductor
- thermoelectric generator
- semiconductors
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к термоэлектрическим генераторам, а именно к термоэлектрическим генераторам, использующим в своей работе термоэлектрические свойства варизонных структур, то есть свойства варизонных полупроводников с переменным легированием и гетеропереходов между ними, а также свойства полупроводниковых материалов с собственной проводимостью, и может быть использовано для питания бытовых электроприборов, зарядки элементов питания переносных электронных устройств или другого.The invention relates to thermoelectric generators, namely to thermoelectric generators that use in their work the thermoelectric properties of graded-gap structures, that is, the properties of graded-gap semiconductors with variable doping and heterojunctions between them, as well as the properties of semiconductor materials with intrinsic conductivity, and can be used to power household appliances electrical appliances, charging batteries of portable electronic devices or other.
Из уровня техники известен термоэлемент (патент RU 2248647 С2, МПК H01L 35/08, опубликован 20.03.2005 г., Бюл. № 8) выполненный по меньшей мере с одним n-слоем и по меньшей мере с одним рслоем одного или нескольких примесных полупроводников, при этом n-слой (слои) и р-слой (слои) расположены таким образом, что образуют, по меньшей мере, один р-п переход, причем, по меньшей мере, один n-слой и, по меньшей мере, один р-слой селективно контактируют электрически, а градиент температур прилагается или снимается параллельно граничному слою между, по меньшей мере, одним n- и рслоем, при этом, по меньшей мере, один р-n переход образован, по существу, вдоль общей преимущественно наиболее длинной протяженности n-слоя (слоев) и р-слоя (слоев) и тем самым, по существу, вдоль их общего граничного слоя.A thermoelement is known from the prior art (patent RU 2248647 C2, IPC H01L 35/08, published on March 20, 2005, Bull. No. 8) made with at least one n-layer and at least one p-layer of one or more impurity semiconductors , wherein the n-layer(s) and p-layer(s) are arranged in such a way that they form at least one p-p junction, with at least one n-layer and at least one the p-layer is selectively contacted electrically, and a temperature gradient is applied or removed parallel to the boundary layer between at least one n- and p-layer, while at least one p-n junction is formed essentially along a common predominantly longest the extent of the n-layer(s) and p-layer(s) and thus essentially along their common boundary layer.
Недостатками известного аналога является низкая эффективность, мощность, производительность, ненадежность, ограниченная функциональность, которые обусловлены его конструкцией, в частности выполнением полупроводников однородно легированными и без градиента ширины запрещенной зоны, а также селективным контактом полупроводников через граничный слой, который, по сути, содержит проводник.The disadvantages of the known analogue are low efficiency, power, performance, unreliability, limited functionality, which are due to its design, in particular, the implementation of semiconductors uniformly doped and without a band gap gradient, as well as selective contact of semiconductors through the boundary layer, which, in fact, contains a conductor .
Известный аналог низкую эффективность, мощность и производительность, поскольку использование однородно легированных полупроводников, выполненных без градиента ширины запрещенной зоны, не позволяет получить ток достаточной мощности для питания большинства бытовых электроприборов, быстрой зарядки элементов питания переносных электронных устройств из-за небольшой разности квазиуровней Ферми полупроводников и ограниченного количества генерируемых электронно-дырочных пар. Несмотря на то, что в известном аналоге имеется р-n переход между полупроводниками, использование проводниковых материалов в граничном слое снижает количество генерируемого тока, поскольку проводники, такие как золото, используемое в варианте исполнения известного аналога для контакта полупроводников, не имеют запрещенной зоны. Недостаточная мощность генерируемого тока, в свою очередь, ограничивает функциональность известного аналога, поскольку ограничивает круг устройств, которые он может питать или заряжать.The well-known analogue is low efficiency, power and performance, since the use of uniformly doped semiconductors made without a band gap gradient does not allow obtaining a current of sufficient power to power most household electrical appliances, fast charging batteries of portable electronic devices due to the small difference in quasi-Fermi levels of semiconductors and a limited number of generated electron-hole pairs. Although the prior art has a p-n junction between the semiconductors, the use of conductor materials in the boundary layer reduces the amount of current generated because conductors such as the gold used in the embodiment of the prior art for semiconductor contact do not have a bandgap. The insufficient power of the generated current, in turn, limits the functionality of the well-known analogue, since it limits the range of devices that it can power or charge.
Градиент легирования полупроводников примесью одного типа, имеющийся в одном из вариантов выполнения известном аналоге, не позволяет достичь существенного повышения КПД, увеличения количества электронов и дырок, которые генерируют электрический ток в термоэлектрических процессах, и, соответственно, повышения мощности термоэлемента в целом, поскольку диффузионный и дрейфовый ток, возникающие в полупроводниках, требуют движения как основных, так и не основных носителей заряда.The doping gradient of semiconductors with an impurity of the same type, which is available in one of the embodiments of the well-known analogue, does not allow achieving a significant increase in efficiency, an increase in the number of electrons and holes that generate electric current in thermoelectric processes, and, accordingly, an increase in the power of the thermoelement as a whole, since diffusion and The drift current that occurs in semiconductors requires the movement of both majority and non-major charge carriers.
Также известен генератор энергии для транспортного средства (патент US 2017211450 А1, МПК F01N 5/02, H01L 35/22, H01L 35/30, H01L 35/32, опубликован 27.07.2017 г.), который включает термоэлектрический преобразователь, включающий полупроводник n-типа, полупроводник р-типа, расположенный между ними полупроводник с собственной проводимостью, при этом ширина запрещенной зоны полупроводника с собственной проводимостью ниже ширины запрещенных зон полупроводника n-типа и полупроводника р-типа, а также включает канал для прохождения текучего теплоносителя, выполненный с возможностью подачи тепла в термоэлектрический преобразователь, при этом термоэлектрический преобразователь установлен относительно канала с теплоносителем таким образом, что поверхность полупроводника с собственной проводимостью перпендикулярна потоку теплоносителя.Also known is a power generator for a vehicle (patent US 2017211450 A1, IPC F01N 5/02, H01L 35/22, H01L 35/30, H01L 35/32, published on 07/27/2017), which includes a thermoelectric converter, including a semiconductor n -type semiconductor, a p-type semiconductor, an intrinsic semiconductor located between them, while the band gap of the intrinsic semiconductor is lower than the band gap of the n-type semiconductor and the p-type semiconductor, and also includes a channel for the passage of a fluid coolant, made with the possibility of supplying heat to the thermoelectric converter, while the thermoelectric converter is installed relative to the channel with the coolant in such a way that the surface of the semiconductor with its own conductivity is perpendicular to the coolant flow.
Недостатками известного аналога является низкая эффективность, мощность, производительность и ограниченная функциональность, которые обусловлены конструкцией его термоэлектрического преобразователя, а именно выполнением полупроводников без градиента ширины запрещенной зоны.The disadvantages of the known analogue is low efficiency, power, performance and limited functionality, which are due to the design of its thermoelectric converter, namely the implementation of semiconductors without a band gap gradient.
Известный аналог имеет низкую эффективность, мощность и производительность, поскольку использование однородно легированных полупроводников, выполненных без градиента ширины запрещенной зоны, не позволяет получить ток достаточной мощности для питания большинства бытовых электроприборов, быстрой зарядки элементов питания переносных электронных устройств из-за небольшой разности квазиуровней Ферми полупроводников и ограниченного количества генерируемых электронно-дырочных пар. Несмотря на наличие полупроводника с собственной проводимостью, который расположен между полупроводником n-типа и полупроводником р-типа и является источником дополнительных электронов, количество тока, который генерирует известный аналог, в том числе благодаря наличию р-n перехода, является ограниченным, что соответственно ограничивает его функциональность, поскольку известный аналог может быть использован только для зарядки или питания ограниченного круга устройств.The well-known analogue has low efficiency, power and productivity, since the use of uniformly doped semiconductors made without a band gap gradient does not allow obtaining a current of sufficient power to power most household electrical appliances, fast charging batteries of portable electronic devices due to the small difference in quasi-Fermi levels of semiconductors and a limited number of generated electron-hole pairs. Despite the presence of a semiconductor with its own conductivity, which is located between the n-type semiconductor and the p-type semiconductor and is a source of additional electrons, the amount of current that the known analog generates, including due to the presence of the p-n junction, is limited, which accordingly limits its functionality, since the well-known analogue can only be used to charge or power a limited range of devices.
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения, является термоэлектрический генератор (патент UA 118506 С2, МПК H01L 35/00, опубликован 25.01.2019 г., Бюл. № 2), включающий выполненный сThe closest analogue of the claimed invention is a thermoelectric generator (patent UA 118506 C2, IPC H01L 35/00, published on January 25, 2019, Bull. No. 2), including one made with
- 1 041242 возможностью отбора тепла из окружающей среды полупроводниковый блок. Термоэлектрический генератор содержит по меньшей мере одну пару соединенных между собой варизонных полупроводников, состоящую из варизонного полупроводника р-типа и варизонного полупроводника n-типа, при этом широкозонная сторона Р по меньшей мере одного варизонного полупроводника р-типа соединена с узкозонной стороной n по меньшей мере одного варизонного полупроводника n-типа, а при наличии еще по меньшей мере одной пары варизонних полупроводников широкозонная сторона N меньшей мере одного варизонного полупроводника n-типа соединена с узкозонной стороной р по меньшей мере одного варизонного полупроводника р-типа.- 1 041242 the possibility of extracting heat from the environment semiconductor block. The thermoelectric generator contains at least one pair of interconnected graded-gap semiconductors, consisting of a p-type graded-gap semiconductor and an n-type graded-gap semiconductor, while the wide-gap side P of at least one graded-gap p-type semiconductor is connected to the narrow-gap side n of at least one n-type graded-gap semiconductor, and in the presence of at least one more pair of graded-gap semiconductors, the wide-gap side N of at least one n-type graded-gap semiconductor is connected to the narrow-gap side p of at least one p-type graded-gap semiconductor.
Несмотря на многочисленные преимущества ближайшего аналога, такие как повышенный КПД, отсутствие потребности в поддержании разницы температур на контактах полупроводников, экономичность использования, простота конструкции и использования, удешевление процесса производства, расширенная функциональность и область использования, обусловленные использованием варизонних полупроводников и гетеропереходов между ними, взаимным расположением варизонных полупроводников, в частности их широкозонных и узкозонных сторон, для ближайшего аналога характерна недостаточно большая производительность на единицу площади, поскольку варизонные полупроводники ближайшего аналога являются однородно легированными, то есть содержащими либо акцепторные, либо донорные примеси, что уменьшает разность квазиуровней Ферми варизонных полупроводников и ограничивает генерирование электронно-дырочных пар.Despite the numerous advantages of the closest analogue, such as increased efficiency, no need to maintain a temperature difference at the semiconductor contacts, cost-effectiveness of use, ease of design and use, cheaper production process, extended functionality and scope due to the use of graded-gap semiconductors and heterojunctions between them, the mutual the location of graded-gap semiconductors, in particular their wide-gap and narrow-gap sides, the closest analogue is characterized by insufficiently high productivity per unit area, since graded-gap semiconductors of the closest analogue are uniformly doped, that is, containing either acceptor or donor impurities, which reduces the difference between the Fermi quasi-levels of graded-gap semiconductors and limits the generation of electron-hole pairs.
Кроме того, ближайший аналог не содержит полупроводниковых материалов с собственной проводимостью, что также ограничивает генерирование электронно-дырочных пар в термоэлектрических процессах, которые происходят во время функционирования ближайшего аналога, и тем самым ограничивает мощность диффузионного и дрейфового токов. В свою очередь, сниженная производительность ближайшего аналога, которая является следствием конструктивных особенностей его полупроводникового блока, вызывает потребность в увеличении площади варизонных полупроводников и контактных элементов, увеличение габаритных размеров термоэлектрического генератора в целом, что затрудняет использование ближайшего аналога и приводит к повышенным затратам материалов.In addition, the closest analog does not contain semiconductor materials with intrinsic conductivity, which also limits the generation of electron-hole pairs in thermoelectric processes that occur during the operation of the closest analog, and thereby limits the power of diffusion and drift currents. In turn, the reduced performance of the closest analogue, which is a consequence of the design features of its semiconductor unit, causes the need to increase the area of graded-gap semiconductors and contact elements, increase the overall dimensions of the thermoelectric generator as a whole, which makes it difficult to use the closest analogue and leads to increased material costs.
Технической задачей заявленного изобретения является создание нового полупроводникового термоэлектрического генератора, который характеризуется повышенной эффективностью, мощностью, производительностью и расширенной функциональностью.The technical objective of the claimed invention is the creation of a new semiconductor thermoelectric generator, which is characterized by increased efficiency, power, performance and enhanced functionality.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в полупроводниковом термоэлектрическом генераторе, который включает выполненный с возможностью отбора тепла из окружающей среды полупроводниковый блок, содержащий по меньшей мере одну пару соединенных между собой варизонных полупроводников, при этом широкозонная сторона по меньшей мере одного варизонного полупроводника соединена с узкозонной стороной по меньшей мере одного другого варизонного полупроводника, согласно предложению, место соединения варизонных полупроводников выполнено с полупроводниковым материалом с собственной проводимостью, а оба варизонных полупроводника выполнены с переменным легированием, при этом широкозонные стороны по меньшей мере одной пары варизонных полупроводников легированы акцепторной примесью.The solution of the stated technical problem is achieved by the fact that in a semiconductor thermoelectric generator, which includes a semiconductor block made with the possibility of taking heat from the environment, containing at least one pair of graded-gap semiconductors connected to each other, while the wide-gap side of at least one graded-gap semiconductor is connected to the narrow-gap side of at least one other graded-gap semiconductor, according to the proposal, the junction of the graded-gap semiconductors is made with a semiconductor material with intrinsic conductivity, and both graded-gap semiconductors are made with variable doping, while the wide-gap sides of at least one pair of graded-gap semiconductors are doped with an acceptor impurity.
Вместе с тем, согласно предложению краевая часть узкозонной стороны одного из варизонных полупроводников, расположенная в месте соединения варизонных полупроводников, выполнена из полупроводникового материала с собственной проводимостью.At the same time, according to the proposal, the edge part of the narrow-gap side of one of the graded-gap semiconductors, located at the junction of the graded-gap semiconductors, is made of a semiconductor material with its own conductivity.
Кроме того, согласно предложению в месте соединения варизонных полупроводников имеется промежуточный слой полупроводникового материала с собственной проводимостью, через который они соединены.In addition, according to the proposal, at the junction of the graded-gap semiconductors, there is an intermediate layer of semiconductor material with intrinsic conductivity through which they are connected.
Также, согласно предложению внешние поверхности полупроводникового блока выполнены с омическими контактами и к каждой внешней поверхности полупроводникового блока присоединено по выводу.Also, according to the proposal, the outer surfaces of the semiconductor block are made with ohmic contacts and are connected to each outer surface of the semiconductor block by a lead.
Вместе с тем, согласно предложению на внешних поверхностях полупроводникового блока, выполненных с омическими контактами, закреплены контактные элементы, выполненные с возможностью отбора тепла из теплоносителя, и к каждой внешней поверхности полупроводникового блока присоединено по выводу.At the same time, according to the proposal, on the outer surfaces of the semiconductor block, made with ohmic contacts, contact elements are fixed, made with the possibility of taking heat from the coolant, and connected to each outer surface of the semiconductor block by a lead.
Кроме того, согласно предложению полупроводниковый блок включает пару варизонных полупроводников, каждый из которых имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gei, которая содержит германий с собственной проводимостью, при этом узкозонная сторона Ge; одного варизонного полупроводника соединена с широкозонной стороной Sip другого варизонного полупроводника, а к не соединенным между собой сторонам варизонных полупроводников, которые являются внешними поверхностями полупроводникового блока, присоединены выводы и на указанных внешних поверхностях выполнены омические контакты.In addition, according to the proposal, the semiconductor block includes a pair of graded-gap semiconductors, each of which has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Gei, which contains germanium with its own conductivity, while the narrow-gap side is Ge; of one graded-gap semiconductor is connected to the wide-gap side Sip of another graded-gap semiconductor, and leads are connected to the non-connected sides of the graded-gap semiconductors, which are the outer surfaces of the semiconductor block, and ohmic contacts are made on these outer surfaces.
Вместе с тем, согласно предложению полупроводниковый блок включает пару варизонных полупроводников, один из которых имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gen, которая содержит германий с донорной примесью, другой варизонный полупроводник имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний,At the same time, according to the proposal, the semiconductor block includes a pair of graded-gap semiconductors, one of which has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Gen, which contains germanium with a donor impurity, the other graded-gap semiconductor has a wide-gap side Sip, which contains silicon,
- 2 041242 легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gei, которая содержит германий с собственной проводимостью, между узкозонной стороной Gen одного варизонного полупроводника и широкозонной стороной Sip другого варизонного полупроводника расположен промежуточный слой германия Gei с собственной проводимостью, через который варизонные полупроводники соединены, а к не соединенным с промежуточным слоем сторонам варизонных полупроводников, которые являются внешними поверхностями полупроводникового блока, присоединены выводы и на указанных внешних поверхностях выполнены омические контакты.- 2 041242 doped with an acceptor impurity, and the narrow-gap side Gei, which contains germanium with intrinsic conductivity, between the narrow-gap side Ge n of one graded-gap semiconductor and the wide-gap side Sip of another graded-gap semiconductor, there is an intermediate layer of germanium Ge i with intrinsic conductivity, through which the graded-gap semiconductors are connected, and to the sides of the graded-gap semiconductors not connected to the intermediate layer, which are the outer surfaces of the semiconductor block, leads are connected and ohmic contacts are made on these outer surfaces.
Кроме того, согласно предложению полупроводниковый блок включает пару варизонных полупроводников, каждый из которых имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gen, которая содержит германий с донорной примесью, при этом между узкозонной стороной Gen одного варизонного полупроводника и широкозонной стороной Sip другого варизонного полупроводника расположен промежуточный слой германия Gei с собственной проводимостью, через который варизонные полупроводники соединены, а к не соединенным с промежуточным слоем сторонам варизонных полупроводников, которые являются внешними поверхностями полупроводникового блока, присоединены выводы и на указанных наружных поверхностях выполнены омические контакты.In addition, according to the proposal, the semiconductor block includes a pair of graded-gap semiconductors, each of which has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Gen, which contains germanium with a donor impurity, while between the narrow-gap side Ge n of one graded-gap semiconductor and the wide-gap side Sip of another graded-gap semiconductor, there is an intermediate layer of germanium Gei with its own conductivity, through which the graded-gap semiconductors are connected, and to the sides of the graded-gap semiconductors that are not connected to the intermediate layer, which are the outer surfaces of the semiconductor block, leads are attached and ohmic contacts are made on these outer surfaces .
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности, мощности и производительности с расширением его функциональности.The technical result of the claimed invention is to increase efficiency, power and productivity with the expansion of its functionality.
Причинно-следственная связь между существенными признаками изобретения и ожидаемым техническим результатом заключается в следующем.The causal relationship between the essential features of the invention and the expected technical result is as follows.
В совокупности существенных признаков заявленного изобретения обеспечивается указанный выше технический результат за счет совершенствования конструкции полупроводникового блока, а именно выполнения полупроводникового блока с местом соединения варизонных полупроводников, которое выполнено с полупроводниковым материалом с собственной проводимостью, варизонным полупроводниками, широкозонные стороны которых легированы акцепторными примесями, а узкозонные стороны легированы донорными примесями или выполнены из полупроводникового материала с собственной проводимостью.In the aggregate of the essential features of the claimed invention, the above technical result is provided by improving the design of the semiconductor block, namely, the implementation of the semiconductor block with a junction of graded-gap semiconductors, which is made with a semiconductor material with intrinsic conductivity, graded-gap semiconductors, the wide-gap sides of which are doped with acceptor impurities, and the narrow-gap the sides are doped with donor impurities or made of a semiconductor material with intrinsic conductivity.
Заявленный полупроводниковый термоэлектрический генератор имеет повышенную эффективность, мощность и производительность по следующим причинам.The claimed semiconductor thermoelectric generator has increased efficiency, power and performance for the following reasons.
Вследствие выполнения полупроводников варизонными, то есть из химических элементов или их соединений, имеющих неодинаковую ширину запрещенной зоны, в каждом из полупроводников полупроводникового блока имеется широкозонная сторона, содержащая химический элемент или соединение, который имеет большую ширину запрещенной зоны, и узкозонная сторона, содержащая химический элемент или соединение, который имеет ширину запрещенной зоны меньше ширины соответствующего материала широкозонной стороны. При этом вследствие варизонного характера полупроводника ширина запрещенной зоны постепенно уменьшается вместе с постепенным изменением в химическом составе полупроводника в одном направлении, от широкозонной стороны к узкозонной стороне. Такое выполнение полупроводников вместе с переменным легированием и выполнением широкозонной стороны с акцепторной примесью позволяет при нагревании контактных поверхностей омических контактов окружающей средой или теплоносителем и при последующем равномерном нагреве варизонных полупроводников получить электродвижущую силу, которая перемещает свободные носители заряда от узкозонных сторон варизонных полупроводников, где концентрация указанных носителей заряда выше, в широкозонным сторонам варизонных полупроводников, где концентрация указанных носителей заряда ниже.Due to the performance of semiconductors as graded-gap, that is, from chemical elements or their compounds having an unequal band gap, each of the semiconductors of the semiconductor block has a wide-gap side containing a chemical element or compound that has a large band gap, and a narrow-gap side containing a chemical element or a compound that has a band gap less than the width of the corresponding wide gap side material. In this case, due to the graded-gap nature of the semiconductor, the band gap gradually decreases along with a gradual change in the chemical composition of the semiconductor in one direction, from the wide-gap side to the narrow-gap side. Such a design of semiconductors, together with variable doping and the implementation of a wide-gap side with an acceptor impurity, makes it possible, when the contact surfaces of ohmic contacts are heated by the environment or a coolant, and with subsequent uniform heating of graded-gap semiconductors, to obtain an electromotive force that moves free charge carriers from the narrow-gap sides of graded-gap semiconductors, where the concentration of these charge carriers are higher in the wide-gap sides of graded-gap semiconductors, where the concentration of said charge carriers is lower.
Таким образом, в варизонных полупроводниках возникает диффузионный электрический ток в направлении от узкозонной стороны, которая имеет высокую концентрацию свободных носителей заряда, к широкозонной стороне, которая имеет более низкую концентрацию носителей заряда. При этом переменное легирование значительно усиливает электродвижущую силу, поскольку вследствие выравнивания квазиуровней Ферми между сторонами варизонного полупроводника, легированног указанным образом, возникает встроенное поле, совпадающее с полем вызванным варизонностью полупроводника, что приводит к усилению последнего, а также обеспечивает стороны варизонного полупроводника необходимым количеством основных и неосновных носителей заряда. Вследствие возникновения указанного диффузионного тока в противоположных частях варизонных полупроводников возникают объемные заряды, что приводит к возникновению дрейфового тока, который имеет направление, противоположное направлению диффузионного тока.Thus, in graded-gap semiconductors, a diffusion electric current arises in the direction from the narrow-gap side, which has a high concentration of free charge carriers, to the wide-gap side, which has a lower concentration of charge carriers. In this case, variable doping significantly enhances the electromotive force, since due to the alignment of Fermi quasi levels between the sides of the graded-gap semiconductor doped in this way, a built-in field arises that coincides with the field caused by the semiconductor graded-gap, which leads to amplification of the latter, and also provides the sides of the graded-gap semiconductor with the necessary amount of basic and minor charge carriers. Due to the occurrence of the specified diffusion current in opposite parts of the graded-gap semiconductors, space charges arise, which leads to the appearance of a drift current, which has a direction opposite to the direction of the diffusion current.
Вместе с тем указанное выше выполнение полупроводникового блока и варизонных полупроводников приводит к возникновению обратного напряжения, смещению гетероперехода, появлению теплового тока и тока термогенерации в месте соединения варизонных полупроводников, котором образован гетеропереход. Таким образом, происходит движение неосновных носителей заряда через гетеропереход. При этом электродвижущая сила, которая возникает в варизонных полупроводниках, способствует движению неосновных носителей заряда через гетеропереход и от узкозонной сторон варизонных полупроводников в широкозонным сторонам полупроводников с их превращением в основные носители заряда и усилением диффузионного и дрейфового тока в варизонных полупроводниках.At the same time, the above implementation of the semiconductor block and graded-gap semiconductors leads to the occurrence of a reverse voltage, a bias of the heterojunction, the appearance of a thermal current and a thermal generation current at the junction of the graded-gap semiconductors, which forms the heterojunction. Thus, minority carriers move through the heterojunction. In this case, the electromotive force that occurs in graded-gap semiconductors contributes to the movement of minority charge carriers through the heterojunction and from the narrow-gap sides of graded-gap semiconductors to the wide-gap sides of semiconductors with their transformation into majority charge carriers and an increase in diffusion and drift current in graded-gap semiconductors.
- 3 041242- 3 041242
При этом материал с собственной проводимостью, расположенный в месте соединения варизонных полупроводников, является источником носителей заряда, как электронов, так и дырок, в количестве, необходимом для поддержания усиленного тока термогенерации в гетеропереходе.In this case, the material with its own conductivity, located at the junction of the graded-gap semiconductors, is a source of charge carriers, both electrons and holes, in the amount necessary to maintain the enhanced thermal generation current in the heterojunction.
Таким образом, совокупный ток, производимый заявленным полупроводниковым термоэлектрическим генератором, состоит из диффузионного и дрейфового тока в варизонных полупроводниках, теплового тока и тока термогенерации в гетеропереходе, расположенном в месте соединения варизонных полупроводников, и является более мощным, чем дрейфовый и диффузный ток, которые производит ближайший аналог, при одинаковых или меньших габаритных размерах и площади варизонных проводников, что свидетельствует о повышении эффективности термоэлектрического генератора и его производительности на единицу площади. Повышенная мощность тока, в свою очередь, позволяет расширить функциональность и область использования заявленного полупроводникового термоэлектрического генератора, поскольку позволяет заряжать или питать устройства, которые требуют соответственно более мощных источников тока, что позволяет использовать заявленный термоэлектрический генератор в случаях, в которых использование ближайшего аналога и любых других подобных термоэлектрических генераторов, является невозможным.Thus, the total current produced by the claimed semiconductor thermoelectric generator consists of diffusion and drift current in graded-gap semiconductors, thermal current and thermogeneration current in a heterojunction located at the junction of graded-gap semiconductors, and is more powerful than drift and diffuse current, which produces the closest analogue, with the same or smaller overall dimensions and area of graded-gap conductors, which indicates an increase in the efficiency of the thermoelectric generator and its productivity per unit area. The increased current power, in turn, allows you to expand the functionality and scope of the claimed semiconductor thermoelectric generator, since it allows you to charge or power devices that require correspondingly more powerful current sources, which allows you to use the claimed thermoelectric generator in cases where the use of the closest analogue and any other similar thermoelectric generators is impossible.
Повышение КПД заявленного термоэлектрического генератора достигается за счет того, что при указанном выше выполнении полупроводникового блока для получения тока не используют эффект Зеебека, что, в свою очередь, устраняет потребность в затратах энергии на поддержание разницы температур на контактах полупроводников и одновременный нагрев и охлаждение полупроводников, а также потребность в использовании сложного оборудования для указанных выше операций. Фактически для эффективной работы заявленного термоэлектрического генератора необходимо нагревать только внешние поверхности полупроводникового блока, что может быть осуществлено путем простого контакта указанных составляющих элементов с излучением в окружающей среде или нагретым теплоносителем, таким как воздух или вода, причем такое нагревание может быть побочным эффектом работы другого устройства, например, котла или солнечного коллектора. При этом большая часть тепловой энергии, которая нагревает контактные поверхности омических контактов, переходит в тепловое движение носителей заряда в варизонных полупроводниках, а тепловая энергия, которую выделяет термоэлектрический генератор в процессе работы, рассеивается в закрытом объеме с теплоносителем и может быть использована для нагрева контактных поверхностей омических контактов.An increase in the efficiency of the claimed thermoelectric generator is achieved due to the fact that with the above implementation of the semiconductor unit, the Seebeck effect is not used to generate current, which, in turn, eliminates the need for energy costs to maintain the temperature difference at the contacts of the semiconductors and simultaneous heating and cooling of the semiconductors, as well as the need to use sophisticated equipment for the above operations. In fact, for the effective operation of the claimed thermoelectric generator, it is necessary to heat only the outer surfaces of the semiconductor block, which can be done by simply contacting these constituent elements with radiation in the environment or a heated coolant, such as air or water, and such heating may be a side effect of the operation of another device. such as a boiler or solar collector. In this case, most of the thermal energy that heats the contact surfaces of ohmic contacts goes into thermal motion of charge carriers in graded-gap semiconductors, and the thermal energy that the thermoelectric generator releases during operation is dissipated in a closed volume with a coolant and can be used to heat the contact surfaces ohmic contacts.
При этом повышается удобство и упрощается использование заявленного термоэлектрического генератора благодаря уменьшению габаритных размеров полупроводникового термоэлектрического генератора, в частности, его площади, поскольку для генерирования мощного тока достаточно термоэлектрического генератора с варизонными полупроводниками небольшой площади или совокупности таких термоэлектрических генераторов, установленных параллельно.This increases the convenience and simplifies the use of the claimed thermoelectric generator by reducing the overall dimensions of the semiconductor thermoelectric generator, in particular, its area, since a thermoelectric generator with graded-gap semiconductors of a small area or a combination of such thermoelectric generators installed in parallel is sufficient to generate a powerful current.
Выполнение наружных поверхностей полупроводникового блока с омическими контактами позволяет уменьшить потенциальный барьер между полупроводником и металлом омического контакта, что уменьшает затраты электродвижущей силы на преодоление указанного барьера носителями заряда, что в свою очередь уменьшает затраты энергии и повышает производительность и эффективность заявленного термоэлектрического генератора. Присоединение к каждой внешней поверхности полупроводникового блока вывода необходимо для подключения заявленного термоэлектрического генератора к нагрузке, преобразователю ток-напряжение или другому подобному устройства и образования электрического цепи.The execution of the outer surfaces of the semiconductor block with ohmic contacts allows to reduce the potential barrier between the semiconductor and the metal of the ohmic contact, which reduces the cost of the electromotive force to overcome the specified barrier by charge carriers, which in turn reduces energy costs and increases the performance and efficiency of the claimed thermoelectric generator. Connection to each external surface of the semiconductor output unit is necessary to connect the declared thermoelectric generator to the load, current-voltage converter or other similar device and form an electrical circuit.
Закрепление на наружных поверхностях полупроводникового блока, выполненных с омическими контактами, контактных элементов, выполненных с возможностью отбора тепла из теплоносителя, повышает удобство использования заявленного термоэлектрического генератора, поскольку устраняет потребность в закреплении указанных контактных элементов на средствах и устройствах, которые содержат или переносят теплоноситель, и делает заявленный полупроводниковый термоэлектрический генератор готовым к установке в любое подходящее устройство или средство для переноса теплоносителя без выполнения дополнительных операций и соответствующих затрат времени.Fastening on the outer surfaces of the semiconductor block, made with ohmic contacts, contact elements, made with the possibility of taking heat from the coolant, increases the convenience of using the claimed thermoelectric generator, since it eliminates the need to fix these contact elements on the means and devices that contain or transfer the coolant, and makes the claimed semiconductor thermoelectric generator ready for installation in any suitable device or means for transferring a coolant without additional operations and corresponding time costs.
Конструкция заявленного полупроводникового термоэлектрического генератора поясняется с помощью следующих изображений.The design of the claimed semiconductor thermoelectric generator is illustrated using the following images.
Фиг. 1 - вид заявленного полупроводникового термоэлектрического генератора в варианте исполнения, в котором полупроводниковый блок включает пару варизонных полупроводников, каждый из которых имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gei, которая содержит германий с собственной проводимостью, при этом узкозонная сторона Ge; одного варизонного полупроводника соединена с широкозонной стороной Sip другого варизонного полупроводника, а к не соединенным между собой сторонам варизонных полупроводников, которые являются внешними поверхностями полупроводникового блока, присоединены выводы и на указанных внешних поверхностях выполнены омические контакты.Fig. 1 is a view of the claimed semiconductor thermoelectric generator in an embodiment in which the semiconductor block includes a pair of graded-gap semiconductors, each of which has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Gei, which contains germanium with its own conductivity, while narrow-gap side of Ge; of one graded-gap semiconductor is connected to the wide-gap side Sip of another graded-gap semiconductor, and leads are connected to the non-connected sides of the graded-gap semiconductors, which are the outer surfaces of the semiconductor block, and ohmic contacts are made on these outer surfaces.
Фиг. 2 - вид заявленного полупроводникового термоэлектрического генератора в варианте исполнения, в котором полупроводниковый блок включает пару варизонных полупроводников, один из которых имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gen, которая содержит германий с донорной примесью, другой варизонныйFig. 2 is a view of the claimed semiconductor thermoelectric generator in an embodiment in which the semiconductor block includes a pair of graded-gap semiconductors, one of which has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Ge n , which contains germanium with a donor impurity, the other variable-gap
- 4 041242 полупроводник имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gei, которая содержит германий с собственной проводимостью, между узкозонной стороной Gen одного варизонного полупроводника и широкозонной стороной Sip другого варизонного полупроводника расположен промежуточный слой германия Gei с собственной проводимостью, через который варизонные полупроводники соединены, а к не соединенным с промежуточным слоем сторонам варизонных полупроводников, которые являются внешними поверхностями полупроводникового блока, присоединены выводы и на указанных внешних поверхностях выполнены омические контакты.- 4 041242 the semiconductor has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Gei, which contains germanium with intrinsic conductivity; through which the graded-gap semiconductors are connected, and to the sides of the graded-gap semiconductors not connected to the intermediate layer, which are the outer surfaces of the semiconductor block, leads are connected and ohmic contacts are made on these outer surfaces.
Фиг. 3 - вид заявленного полупроводникового термоэлектрического генератора в варианте исполнения, в котором полупроводниковый блок включает пару варизонных полупроводников, каждый из которых имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gen, которая содержит германий с донорной примесью, при этом между узкозонной стороной Gen одного варизонного полупроводника и широкозонной стороной Sip другого варизонного полупроводника расположен промежуточный слой германия Gei с собственной проводимостью, через который варизонные полупроводники соединены, а к не соединенным с промежуточным слоем сторонам варизонных полупроводников, которые являются внешними поверхностями полупроводникового блока, присоединены выводы и на указанных наружных поверхностях выполнены омические контакты.Fig. 3 is a view of the proposed semiconductor thermoelectric generator in an embodiment in which the semiconductor block includes a pair of graded-gap semiconductors, each of which has a wide-gap side Si p that contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Ge n that contains germanium with a donor impurity, in this case, between the narrow-gap side Gen of one graded-gap semiconductor and the wide-gap side Sip of another graded-gap semiconductor, there is an intermediate layer of germanium Gei with intrinsic conductivity, through which the graded-gap semiconductors are connected, and to the sides of the graded-gap semiconductors not connected to the intermediate layer, which are the outer surfaces of the semiconductor block, are attached conclusions and ohmic contacts are made on the specified external surfaces.
В изображениях использованы следующие условные обозначения:The following conventions are used in the images:
Sip - широкозонная сторона варизонного полупроводника, состоящая из кремния с акцепторной примесью в варианте исполнения;Si p - wide-gap side of the graded-gap semiconductor, consisting of silicon with an acceptor impurity in the embodiment;
Gei - узкозонная сторона варизонного полупроводника, состоящая из германия с собственной проводимостью в варианте исполнения;Gei - narrow-gap side of the graded-gap semiconductor, consisting of germanium with intrinsic conductivity in the embodiment;
Gen - узкозонная сторона варизонного полупроводника, состоящая из германия с донорной примесью в варианте исполнения;Ge n - narrow-gap side of the graded-gap semiconductor, consisting of germanium with a donor impurity in the embodiment;
Gei - промежуточный слой германия с собственной проводимости;Gei - intermediate layer of germanium with its own conductivity;
--------------► - движение теплоносителя _ дрейф0ВЬ1й ток --------------► - movement of the coolant _ d r e yf 0Bb1 th current
- диффузионный ток- diffusion current
................► - тепловой ток................► - thermal current
----------_ ток термогенерации 1 - выводы.----------- thermal generation current 1 - conclusions.
На чертежах схематично изображены преимущественные, но не исключительные варианты выполнения заявленного полупроводникового термоэлектрического генератора, который включает полупроводниковый блок 1, содержащий пару соединенных варизонных полупроводников 2, два омических контакта 3 и два вывода 4. Кроме того, на чертежах упрощенно и схематично обозначены направления диффузионного и дрейфового тока, теплового тока и тока термогенерации, а также структура и материалы варизонних полупроводников 2.The drawings schematically show preferred, but not exclusive, embodiments of the claimed semiconductor thermoelectric generator, which includes a semiconductor block 1 containing a pair of connected graded-gap semiconductors 2, two ohmic contacts 3 and two outputs 4. In addition, the drawings simply and schematically indicate the directions of diffusion and drift current, thermal current and thermogeneration current, as well as the structure and materials of graded-gap semiconductors 2.
Под термоэлектрическим генератором или термоэлектрогенератором, в данном случае, понимают устройство, которое осуществляет преобразование тепловой энергии в электрический ток.A thermoelectric generator or thermoelectric generator, in this case, is understood as a device that converts thermal energy into electric current.
В изображенных вариантах исполнения полупроводниковый блок 1 содержит соединенные в пару варизонные полупроводники 2, выполненные с переменным легированием. В предпочтительном варианте выполнения варизонные полупроводники 2 неразъемно соединены между собой или с промежуточным слоем 6 спаиванием, сращением или другим подобным способом, с образованием гетероперехода в месте соединения попарно соединенных варизонных полупроводников 2. Широкозонные стороны попарно соединенных варизонных полупроводников 2 выполнены с акцепторной примесью.In the depicted embodiments, the semiconductor block 1 contains graded-gap semiconductors 2 connected in pairs, made with variable doping. In a preferred embodiment, the graded-gap semiconductors 2 are permanently connected to each other or to the intermediate layer 6 by soldering, splicing, or in another similar way, with the formation of a heterojunction at the junction of the pairwise-connected graded-gap semiconductors 2. The wide-gap sides of the pairwise-connected graded-gap semiconductors 2 are made with an acceptor impurity.
Место соединения варизонних полупроводников 2 выполнено с полупроводниковым материалом с собственной проводимостью. В варианте выполнения заявленного полупроводникового термоэлектрического генератора, изображенном на фиг. 1 краевая часть узкозонной стороны одного из варизонных полупроводников 2, которая расположена в месте соединения варизонных полупроводников 2, выполнена из полупроводникового материала с собственной проводимостью. В вариантах исполнения заявленного полупроводникового термоэлектрического генератора, изображенных на фиг. 2 и 3 в месте соединения варизонных полупроводников имеется промежуточный слой 6, который выполнен из полупроводникового материала с собственной проводимостью и через который соединены варизонные полупроводники 2. Во всех указанных выше вариантах исполнения полупроводниковым материалом с собственной проводимостью является германий. Вместе с тем, таким материалом может быть любой материал, который имеет ширину запрещенной зоны меньше ширины запрещенной зоны широкозонных сторон варизонных полупроводников 2.The junction of the graded-gap semiconductors 2 is made with a semiconductor material with its own conductivity. In the embodiment of the claimed semiconductor thermoelectric generator shown in FIG. 1, the edge part of the narrow-gap side of one of the graded-gap semiconductors 2, which is located at the junction of the graded-gap semiconductors 2, is made of a semiconductor material with intrinsic conductivity. In embodiments of the claimed semiconductor thermoelectric generator shown in FIG. 2 and 3, at the junction of the graded-gap semiconductors, there is an intermediate layer 6, which is made of an intrinsic semiconductor material and through which the graded-gap semiconductors 2 are connected. In all the above embodiments, the intrinsic semiconductor material is germanium. At the same time, such a material can be any material that has a band gap less than the band gap of the wide-gap sides of graded-gap semiconductors 2.
В преимущественном варианте выполнения, изображенном на фиг. 1, каждый из варизонных полупроводников 2 состоит из широкозонной стороны Sip, которая состоит из кремния, легированного акцепторной примесью, узкозонной стороны Gei, которая состоит из германия с собственной проводимостью,In the preferred embodiment shown in FIG. 1, each of the graded-gap semiconductors 2 consists of a wide-gap side Sip, which consists of silicon doped with an acceptor impurity, a narrow-gap side Gei, which consists of germanium with its own conductivity,
- 5 041242 и промежуточной зоны между ними со смешанным химическим составом, в которой постепенно уменьшается содержание германия и увеличивается содержание кремния по направлению к широкозонной стороне.- 5 041242 and an intermediate zone between them with a mixed chemical composition, in which the germanium content gradually decreases and the silicon content increases towards the wide-gap side.
В преимущественном варианте выполнения, изображенном на фиг. 2, один из варизонных полупроводников 2 имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gen, которая содержит германий с донорной примесью, другой варизонный полупроводник 2 - широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gei, а между узкозонной стороной Gen одного варизонного полупроводника 2 и широкозонной стороной Sip другого варизонного полупроводника 2 расположен промежуточный слой 6 германия Ge; с собственной проводимостью, через который соединены варизонные полупроводники 2.In the preferred embodiment shown in FIG. 2, one of the graded-gap semiconductors 2 has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Ge n , which contains germanium with a donor impurity, the other graded-gap semiconductor 2 has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Gei, and between the narrow-gap side Ge n of one graded-gap semiconductor 2 and the wide-gap side Sip of another graded-gap semiconductor 2 is an intermediate layer 6 of germanium Ge; with its own conductivity, through which graded-gap semiconductors 2 are connected.
В преимущественном варианте выполнения, изображенном на фиг. 3, каждый из варизонных полупроводников 2 имеет широкозонную сторону Sip, которая содержит кремний, легированный акцепторной примесью, и узкозонную сторону Gen, которая содержит германий с донорной примесью, при этом между узкозонной стороной Gen одного варизонного полупроводника 2 и широкозонной стороной Sip другого варизонного полупроводника 2 расположен промежуточный слой 6 германия Gei с собственной проводимостью, через который соединены варизонные полупроводники 2.In the preferred embodiment shown in FIG. 3, each of the graded-gap semiconductors 2 has a wide-gap side Sip, which contains silicon doped with an acceptor impurity, and a narrow-gap side Ge n , which contains germanium with a donor impurity, while between the narrow-gap side Ge n of one graded-gap semiconductor 2 and the wide-gap side Sip of another graded-gap semiconductor 2 there is an intermediate layer 6 of germanium Gei with its own conductivity, through which graded-gap semiconductors 2 are connected.
Вместе с тем варизонные полупроводники 2 могут быть выполнены из любых полупроводниковых материалов, которые имеют разную ширину запрещенной зоны и могут быть объединены в варизонном полупроводнике с учетом изложенных выше условий. Также в преимущественном исполнении акцепторной примесью для широкозонных сторон варизонных полупроводников 2 является трехвалентный бор, а донорной примесью для узкозонных сторон варизонных полупроводников 2 в соответствующих вариантах исполнения является пятивалентный фосфор. Однако как акцепторная и донорная примеси могут быть использованы другие подобные материалы в соответствии с полупроводниковыми материалами, из которых состоят варизонные полупроводники 2.However, graded-gap semiconductors 2 can be made of any semiconductor materials that have different band gaps and can be combined in a graded-gap semiconductor subject to the above conditions. Also, in the preferred embodiment, the acceptor impurity for the wide-gap sides of the graded-gap semiconductors 2 is trivalent boron, and the donor impurity for the narrow-gap sides of the graded-gap semiconductors 2 in the respective embodiments is pentavalent phosphorus. However, other similar materials can be used as acceptor and donor impurities in accordance with the semiconductor materials that make up graded-gap semiconductors 2.
В изображенных вариантах исполнения заявленного изобретения варизонные полупроводники 2 выполнены в виде пластин, и соединены в горизонтальной плоскости. Варизонные полупроводники 2 могут быть произведены методом жидкофазной эпитаксии, газофазной ионно-пучковой эпитаксии, диффузии или путем напыления германия и кремния на подложку из алюминия или никеля. Вместе с тем в качестве подложки могут быть использованы другие материалы, которые соответствуют свойствам материалов варизонных полупроводников.In the depicted embodiments of the claimed invention, graded-gap semiconductors 2 are made in the form of plates and connected in a horizontal plane. Vari-gap semiconductors 2 can be produced by liquid-phase epitaxy, gas-phase ion-beam epitaxy, diffusion, or by deposition of germanium and silicon on an aluminum or nickel substrate. At the same time, other materials can be used as substrates, which correspond to the properties of graded-gap semiconductor materials.
Два омических контакта 3 выполнены на внешних поверхностях полупроводникового блока 1, которые являются внешними поверхностями варизонных полупроводников 2. В изображенном варианте выполнения омические контакты 3 представляют собой неразъемно соединенные с внешними поверхностями полупроводникового блока 1 горизонтально ориентированные пластины, которые в предпочтительном варианте выполнения заявленного изобретения выполнены из алюминия. Вместе с тем омические контакты 3 могут быть выполнены из другого материала, который обладает высокой теплопроводностью, химической стойкостью и устойчивостью к действию высокой температуры.Two ohmic contacts 3 are made on the outer surfaces of the semiconductor unit 1, which are the outer surfaces of the graded-gap semiconductors 2. aluminum. However, the ohmic contacts 3 can be made of another material that has high thermal conductivity, chemical resistance and high temperature resistance.
Два вывода 4 присоединены к узкозонной стороне одного варизонного полупроводника 2 и к широкозонной стороне другого варизонного полупроводников 2, внешние поверхности которых являются внешними поверхностями полупроводникового блока 1. В предпочтительном варианте выполнения выводы 4 присоединены к указанным поверхностям варизонных полупроводников 2 и омическим контактам 3 и покрыты изоляционным покрытием. Материалом металлических контактов выводов 4 может быть, например, медь или другие химические элементы с выраженными металлическими свойствами.Two terminals 4 are connected to the narrow-gap side of one graded-gap semiconductor 2 and to the wide-gap side of another graded-gap semiconductor 2, the outer surfaces of which are the outer surfaces of the semiconductor block 1. coated. The material of the metal contacts of terminals 4 can be, for example, copper or other chemical elements with pronounced metallic properties.
В изображенном варианте выполнения заявленный полупроводниковый термоэлектрический генератор расположен между двумя средствами переноса теплоносителя 5, по которым проходит жидкий или газообразный теплоноситель. Такими средствами переноса теплоносителя могут быть, например, трубы змеевика солнечного коллектора, составные части обогревательных устройств или другие подобные средства.In the depicted embodiment, the inventive semiconductor thermoelectric generator is located between two coolant transfer means 5, through which a liquid or gaseous coolant passes. Such means for transferring the heat transfer medium can be, for example, tubes of a solar collector coil, components of heating devices or other similar means.
Заявленный полупроводниковый термоэлектрический генератор используют следующим образом.The claimed semiconductor thermoelectric generator is used as follows.
Контакты выводов 4 подсоединяют, например, к преобразователю ток-напряжение, образуя электрическую цепь, и помещают заявленный полупроводниковый термоэлектрический генератор между средствами переноса теплоносителя 5 таким образом, чтобы омические контакты 3 вступали в непосредственный контакт с поверхностями средств для переноса теплоносителя 5 или контактными элементами, выполненными с возможностью отбора тепла из теплоносителя в соответствующем варианте выполнения заявленного термоэлектрического генератора. После этого теплоноситель, находящийся в указанных средствах для переноса 5, нагревают внешним источником тепла, например, с помощью топлива, газа или аккумулированными солнечными лучами.The terminal contacts 4 are connected, for example, to a current-voltage converter, forming an electrical circuit, and the declared semiconductor thermoelectric generator is placed between the means for transferring the coolant 5 so that the ohmic contacts 3 come into direct contact with the surfaces of the means for transferring the coolant 5 or contact elements, made with the possibility of taking heat from the coolant in the corresponding embodiment of the claimed thermoelectric generator. Thereafter, the heat carrier contained in said transfer means 5 is heated by an external heat source, for example fuel, gas or accumulated sunlight.
Тепловая энергия из теплоносителя проходит через омические контакты 3, через наружные поверхности полупроводникового блока 1 и равномерно нагревает варизонные полупроводники 2, что запускает процесс работы заявленного термоэлектрического генератора. Вследствие движения носителей заряда между сторонами варизонных полупроводников 2 и через образованный между варизонными полупро-Thermal energy from the coolant passes through the ohmic contacts 3, through the outer surfaces of the semiconductor unit 1 and evenly heats the graded-gap semiconductors 2, which starts the process of operation of the claimed thermoelectric generator. Due to the movement of charge carriers between the sides of graded-gap semiconductors 2 and through the formed between graded-gap semiconductors
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201902946 | 2019-03-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA041242B1 true EA041242B1 (en) | 2022-09-29 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2419919C2 (en) | Thermoelectric element | |
| KR100581978B1 (en) | Thermoelectric element | |
| US8334450B2 (en) | Seebeck solar cell | |
| US20130014795A1 (en) | Thermoelectric module | |
| RU2005131609A (en) | SOLID ENERGY CONVERTER | |
| JP2006521698A5 (en) | ||
| KR101001328B1 (en) | Compound generator using solar energy | |
| EA041242B1 (en) | SEMICONDUCTOR THERMOELECTRIC GENERATOR | |
| JP3444501B2 (en) | Thermoelectric generator | |
| WO2019004988A1 (en) | Thermoelectric generator | |
| WO2020197525A1 (en) | Semiconductor thermoelectric generator | |
| UA134717U (en) | SEMICONDUCTOR THERMOELECTRIC GENERATOR | |
| EA037133B1 (en) | Thermoelectric generator | |
| WO2021225563A1 (en) | Module of a thermoelectric battery | |
| RU2714690C2 (en) | Device for generating electric current by converting the energy of radio-chemical beta-decay of c-14 | |
| CN112768593B (en) | Thermoelectric-photoelectric device | |
| KR101552784B1 (en) | Device and system for thermoelectric generation | |
| WO2023200356A1 (en) | Thermoelectric element | |
| UA146730U (en) | THERMOELECTRIC BATTERY MODULE | |
| Kreveld | Solar smarts: What's the difference between p and n-type solar panels? | |
| JPS6138628B2 (en) | ||
| Popsi et al. | Performance evaluation of advanced solar cells | |
| Rajbinde et al. | Solar Operated Thermoelectric Power Generator | |
| Bayramov et al. | Thermophotovoltaic Solar Energy Converters on the Basis AVBVI | |
| Goetzberger | Integrated series-connected solar cell |