JP2005136240A - 熱電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯機器の温度差発電や局所冷却などに利用できる小型の熱電素子を実現するために、製造しやすい簡単な構成でかつ熱電性能にも優れた熱電素子の構造を提供する。
【解決手段】 Ｐ型熱電半導体の列とＮ型熱電半導体の列が交互に複数配列し、隣り合った極性の異なる熱電半導体の柱端面を電気的に接続する配線電極を有する熱電素子であり、最外列となる熱電半導体の少なくとも一部が、内列に位置する熱電半導体の約１／２の断面積になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は温度差発電や冷却に用いる熱電素子に関するものであり、特に小型で高性能の素子を提供する素子構造に関する。

熱電対は極性の異なる２種類の熱電半導体を接続し、その両端に温度差を与えることにより電極間に電圧を発生し、反対に電極から電流を流すと温度差を生じる性質を持つ。この熱電対を複数直列化し、熱・電気変換特性を増幅利用しているのが熱電素子である。

たとえば熱電素子は熱を電気エネルギーに変換できる特徴を生かして発電素子に、あるいは電気エネルギーで温度差を生じる特徴を生かして対象物を冷やしたりする冷却素子に応用される。

ところで熱電素子は構造やその動作が簡単なため、他の熱／電気変換システムに比べて小型化に有利なところから発電素子としては腕時計などの携帯用電子機器内部での発電、また冷却素子としては半導体素子やセンサー素子などの局所的な冷却への応用が広がっている。

熱電素子として発電あるいは冷却に使われている半導体材料の中でもっとも一般的なのはビスマス（Ｂｉ）とテルル（Ｔｅ）を主成分にしたいわゆるＢｉＴｅ合金である。この材料は室温近辺で現在もっとも性能が良いため各所で多用されている。ＢｉＴｅ合金は添加物により他の熱電半導体材料と同様にＰ型とＮ型の極性を有するものがあり、両者を電気的に接続して対にしたものが熱電対と呼ばれる。熱電素子は異種極性の熱電半導体を柱状に加工し、熱電対を構成しつつ、さらにそれを複数接続して構成されている。

従来の熱電素子の構造と製造方法は、たとえば、まずセラミックスの二枚の平板状基板に所定のパターンにて金属膜電極を形成する。複数のＰ型とＮ型の熱電半導体は柱状に加工されその上下に置いて半田層を介して上下二枚の基板の金属膜電極に接合する。金属膜電極は隣り合ったＰ型とＮ型の熱電半導体を接続し熱電対を形成し、さらに複数の熱電対が直列化した構成となっている。Ｐ型とＮ型の熱電半導体は縦横とも極性の異なるのもが交互に、つまりは千鳥状に配列しており複雑な配列になっている。ただし千鳥状の配列のため、すべての熱電半導体を無駄なく配線することが可能である。

しかしながら、それは従来の熱電素子が１ｃｍ角以上ほどの比較的大きなものであり、利用する環境にも余裕があったからである。しかし、数ｍｍほどの局所を冷却したり、込み入った電子機器のなかで用いる場合は、さらに小型の熱電素子が必要であり、必ずしも従来の構造が小型化に適しているとは考えられない。

また、この方法は一つの素子について柱を１本ずつ配列していく必要がある。ＢｉＴｅ合金は非常に脆い材料であることから、アスペクト比が非常に大きな柱を並べたり、さらには本数が多くなっていくと歩留まりも低下することから、大量な製造をするのにもこの方法は必ずしも適しているとは考えられない。

そこでこの熱電素子製造を少しでも簡単にするために異なった熱電半導体の配列方法が考えられる（たとえば、特許文献１参照）。その構造を図１２に示す。ここではＰ型熱電半導体のみあるいはＮ型熱電半導体のみの同極性の柱が一列に並び、その列が交互に配列している。これであれば熱電半導体の配列が非常に単純化されているので、新規な製造方
法を用いることもできる。

上記文献の技術では、薄い板状に加工したＰ型熱電半導体材料とＮ型熱電半導体材料に断熱材を挟みながら交互に積層し、積層面に垂直な方向に一定間隔で溝を形成し、柱状Ｐ型熱電半導体及び柱状Ｎ型熱電半導体を形成する。さらに柱状Ｐ型熱電半導体と柱状Ｎ型熱電半導体は、それぞれの両端面で配線電極により直列に接続される。配線電極を形成する方法としては、蒸着等の真空技術を用いて金属膜を形成し、その金属膜をフォトリソグラフィーの手法を用いてパターン化することで実現する。
特開昭６３−２０８８０号公報（図１）

前記の公報のように板状の材料を断熱材を介して積層することで、脆い熱電半導体を用いても小さな熱電素子構造を実現することが出来る。しかし、Ｎ型熱電半導体とＰ型熱電半導体がそれぞれ列を成した単純な構造では、配線の折返し部分にあたる最外列と接続する配線電極は縦横方向で隣り合った柱ではなく、対角方向に位置した柱を接続するようになる。

図１２から明らかなように従来の配線形態であると、最外列の柱を１本おきにしか使えない。配線に関与せず残った柱は、熱電素子の上下方向において単に熱を逃がすだけで、温度差を形成するあるいは発電するなどの基本的性能に関与せず、素子全体としての性能は低下してしまう。

また、最外列と接続する配線電極自体も対角線方向に形成されているため、電気的なショートを回避するには配線幅が小さくなり、配線抵抗が上昇して性能低下が起こってしまう。さらにこの素子構造では、柱の間隔を狭くして高密度化しようと考えても、もはやこの配線方法形態ではすぐに限界が生じてしまう。

そこで考えられるのが折返し部分の配線方法として図１３に示した形態をとるものである。図１３に示した素子もＰ型熱電半導体の列とＮ型熱電半導体の列が交互に並んだ構成であるが、最外列の熱電半導体に接する配線電極はＬ型の構造をしている。このＬ型配線電極は最外列の２本の熱電半導体とその内列の１本の熱電半導体を接続している。

このように図１３の配線構成を用いれば、配線の折返し部分において柱の無駄がなくなり、また電極自体も幅を小さくする必要がないため、電気抵抗が上昇するような問題もない。ただし、Ｌ型電極は最外列の２本の熱電半導体を並列化して利用していることから、他の１本だけ使用している熱電対と比べこの部分だけの抵抗が１／２となる。

たとえば熱電素子に電流を流して冷却素子として利用する場合、所定の温度差や吸熱量を得るためには、熱電半導体にはそれに対応した最適電流密度が存在する。しかし、図１３の構成であると１本だけを利用しているところと、２本並列に利用しているところでは抵抗値が異なることから、温度差や吸熱量の分布が生じてしまい、熱電素子全体としては性能的に劣ることになる。

上記の目的を達成するために本発明の熱電素子の構造および製造方法においては下記に記載する手段を採用する。

すなわち本発明の熱電素子は、複数の柱状Ｐ型熱電半導体からなるＰ型半導体列と複数の柱状Ｎ型熱電半導体からなるＮ型半導体列が交互に複数配列し、隣り合った極性の異な
る熱電半導体の柱端面を電気的に接続する配線電極を有する熱電素子であり、最外列となるＮ型半導体列あるいはＰ型半導体列に含まれる熱電半導体の少なくとも一部が、内列に位置する熱電半導体の約１／２の断面積になっていることを特徴とする。

さらに配線電極は隣り合った極性の異なる１本ずつの熱電半導体を接続するＩ型配線電極と最外列の２本の熱電半導体とその内列にある極性の異なる１本の熱電半導体とを接続するＬ型配線電極を有することが好ましい。

あるいは複数の柱状Ｐ型熱電半導体からなるＰ型半導体列と複数の柱状Ｎ型熱電半導体からなるＮ型半導体列のそれぞれ２列ずつが交互に複数配列し、さらに最外列には隣り合う内列の熱電半導体とは極性の異なる１列のＮ型半導体列あるいは１列のＰ型半導体列を有し、隣り合った２本ずつのＰ型熱電半導体と２本ずつのＮ型熱電半導体とをその柱端面で電気的に接続するＩ型配線電極と、最外列に含まれる２本のＮ型熱電半導体（Ｐ型熱電半導体）と最外列のＮ型半導体列（Ｐ型半導体列）の内側２列に含まれる２本のＰ型熱電半導体（Ｎ型熱電半導体）とをその端面で電気的に接続するＬ型配線電極とを有することを特徴とする。

本発明の熱電素子は、柱状Ｐ型熱電半導体の列と柱状Ｎ型熱電半導体の列が交互に複数配列する単純な配列構造を利用しているため、簡単な製造方法が利用でき小型の熱電素子製造に適している。さらに最外列のＮ型半導体列あるいはＰ型半導体列を約１／２の断面積に成形して、折返し部分の配線電極をＬ型として最外列の熱電半導体２本とその内列の熱電半導体１本を接続することで次のような効果が得られる。

まずは熱電半導体の柱をすべて利用でき無駄な柱が生じない。また、対角方向の配線電極がないために、電極幅減少による抵抗増大もなく、ショートの危険性も無いことから高密度化にも対応可能である。さらに１／２の断面積の柱を２本並列に利用することで、内列の１本ずつの熱電対と同じ抵抗値になり、抵抗値の違いが生じないことから、温度分布や吸熱量の分布が生じない。これらのことから本発明は、従来に比べ性能的に優れた小型の熱電素子を提供できる。

さらに柱状Ｐ型熱電半導体の列と柱状Ｎ型熱電半導体の列のそれぞれ二列ずつが交互に複数配列し、最外列には一列のＮ型半導体列あるいはＰ型半導体列を有し、最外列の２本の熱電半導体と内列の２本の熱電半導体との接続にＬ型配線電極を導入したことで、こちらもすべての柱の利用できる。さらに配線抵抗増大もなく、高密度化にも対応できる。また温度分布や吸熱量分布がなく、性能的に非常にすぐれた小型の素子が実現可能である。

[第１の実施の形態]
以下、図面を用いて本発明の熱電素子の最適な実施形態を説明する。図１には本発明の熱電素子の配線電極部分から見た平面図を図２には柱の横方向から見た断面図を示している。また図３〜図６は本発明の熱電素子の製造工程を示している。

図１に示すように本発明の熱電素子には、まずＮ型熱電半導体１０が一列に並んだＮ型半導体列１５とＰ型熱電半導体２０が一列に並んだＰ型半導体列２５が交互に複数並んで配置している。ここではＮ型熱電半導体１０にＢｉＳｅＴｅ合金を、Ｐ型熱電半導体２０にはＢｉＳｂＴｅ合金をそれぞれ用いている。また、図２から分かるようにそれぞれの熱電半導体は上面から下面へ長く伸びた形状をしており、すなわち柱状になっている。

ただし、本発明の熱電素子は、複数並んだＮ型半導体列１５とＰ型半導体列２５の最外
列に含まれるＮ型熱電半導体１０あるいはＰ型熱電半導体２０は、その内側の列に含まれる熱電半導体より細く加工され、その面積で約１／２になっているところが特徴的である。

そしてＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０の柱の側面を電気的に絶縁しさらに両者を固定するために、それぞれの素子の間隙にはエポキシ系接着剤からなる断熱材４０を設けている。

さらにＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０の両端面には金属膜からなる配線電極３０を設けている。ここでは配線電極３０の材料にニッケル／銅／ニッケルの多層膜を用いている。配線電極３０は基本的には隣り合ったＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０の１本ずつを柱の端面において接続するＩ型配線電極３０（ａ）からなるが、最外列の熱電半導体に接するものはＬ型配線電極３０（ｂ）となっている。Ｌ型配線電極３０（ｂ）は最外列の２本の熱電半導体とその内列にあり極性の異なる１本の熱電半導体の計３本を同時に接続している。

Ｉ型配線電極３０（ａ）は図２から見ても明らかなように、柱の上下において接続するＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０の柱が１本ずつずれた配置をとっている。さらにＬ型配線電極３０（ｂ）は最外列部分で折り返す構造となっていることから、本発明の熱電素子では多数のＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０とが配線電極３０によって交互に直列化する構造となっている。

図示はしていないがＬ型配線電極３０（ｂ）は柱の上下の配線面において最外列のＮ型熱電半導体１０あるいはＰ型熱電半導体２０を２本接続している。つまり最外列の２本のＮ型熱電半導体１０あるいはＰ型熱電半導体２０は上下のＬ型配線電極３０（ｂ）によって並列化された状態となっている。つまり最外列の熱電半導体はその内列に含まれる他の熱電半導体の１／２の断面積になっていることから、２本並列化することで内列に含まれる多くの熱電半導体とおなじ抵抗値になる。

続いて本発明の熱電素子の製造方法について説明する。はじめに、図３に示すようにＮ型半導体ブロックとＰ型半導体ブロックとに縦溝１を形成し、縦隔壁２を残してＮ型櫛歯素子３とＰ型櫛歯素子４を作製する。この時、Ｎ型櫛歯素子３とＰ型櫛歯素子４とで、縦溝１のピッチを同一にし、かつ一方のブロックの縦溝１幅が他方のブロックの縦隔壁２幅よりも大きくなるようにする。ここではＮ型熱電半導体としてＢｉＳｅＴｅ合金の焼結体、Ｐ型熱電半導体としてＢｉＳｂＴｅ合金の焼結体を用いた。加工は、ダイシングソーあるいはワイヤーソーなどを用いて行う。

つづいてＮ型櫛歯素子３とＰ型櫛歯素子４を、互いに縦溝１に相手の縦隔壁２を挿入し合って組み合わせて一体化する。両者を組み合わせた図を図４に示す。組み合わせた２つの櫛歯素子は嵌合部に断熱材４０を設けて固着することで一体化櫛歯素子５とする。流動性の高い絶縁性接着剤中に組み合わせた櫛歯素子を部分的に浸漬し、毛管現象により接着剤を縦溝１と縦隔壁２との隙間に充填すれば絶縁を保ちつつ断熱材４０で固着が行える。ここで断熱材４０に用いる接着剤としては低粘度のエポキシ系の接着剤を用いることとする。

このように組み合わせた一体化櫛歯素子５には、図５に示すように横溝６と横隔壁７を形成するように再度の加工を行う。横溝６は櫛歯を細く加工して柱状にするために行い、前述のような組合せは行わないことから、出来るだけ細いことが望ましい。そして横溝６にも初めの組合せを行ったときと同じように、エポキシ系接着剤を充填し固着させ、再度断熱材４０を形成する。

横溝６はＮ型櫛歯素子３の面から形成しても、これとは逆にＰ型櫛歯素子４側の面から形成してもよい。この時切り込む側のＮ型櫛歯素子３あるいはＰ型櫛歯素子４の溝が形成されていない基台部分は除去した後に溝加工を行った方が良い。基台部を除去するのは、初めに加工した縦溝１が観察できることから、横溝６との直交性がとりやすいためである。また、基台部がない方が、加工深さが小さくなるため深さ方向での柱曲がりが低減できる効果もある。

断熱材４０を形成した一体化櫛歯素子５はその上下面を研削で除去し平坦化する。すると柱状のＮ型熱電半導体１０の列とＰ型熱電半導体２０の列が交互に並んだ状態になる。そしてさらに全体の列の最外列にあるＮ型熱電半導体１０とＰ型半導体２０はダイシングソーなどによる加工にて約半分の断面積に加工し、細く仕上げる。

こののち、特に高い信頼性が必要な場合は、研削面の加工変質層を除去する意味で硝酸や塩酸などのエッチング液をもちいて、加工面を数ミクロンエッチングする。つづいてＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０との配線を行う。まずニッケルからなる金属板に所望の配線パターンの形状をした開口部を設け、開口部から隣り合ったＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０の端面が見えるように位置合わせを行い密着して固定する。真空蒸着装置に設置し、ニッケルあるいはパラジウムを１００ｎｍ蒸着する。この方法は一般にマスク蒸着法と呼ばれるものである。ここで蒸着層は隣り合った２本の熱電半導体素子端面をすべて覆う必要はなく、２本が電気的に接続できる形状なら多少小さくても良い。

蒸着工程につづいて無電解ニッケルメッキ液に浸漬し、ニッケルの皮膜を形成する。ニッケル皮膜は蒸着によって形成したニッケルあるいはパラジウムを反応の核として成長することから、蒸着層の上にまず形成される。また、蒸着金属が接触しているＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０の露出端面にもニッケル皮膜は形成される。無電解メッキだけで十分なメッキ厚が確保できない場合は、さらに電解ニッケルメッキを行うが、総厚としてニッケルメッキの厚みは数μｍである。

ニッケル膜は熱電半導体との密着をとるためと不純物の拡散を防ぐために施すが、ニッケルメッキだけでは比抵抗がやや大きいため、さらに配線抵抗を下げるためにニッケルメッキにつづいて銅メッキを行う。銅メッキは電解メッキを利用する。銅メッキは必要に応じて数μｍから数１０μｍの厚みで形成する。

さらに銅メッキにつづいて再度ニッケルメッキと必要に応じて金メッキを行う。これらのニッケル、金のメッキは銅を腐食から守る意味と、実装時にリード線などを接続する時に使いやすいからである。以上の工程にから図１に見られる配線電極３０が形成され、本発明の熱電素子が出来上がる。図１では便宜的に配線電極３０は蒸着膜の形状で描いているが、工程で述べたように実際のメッキ膜は露出している熱電半導体の端面にも形成されている。

ここで述べた工程の説明では熱電素子は１個ずつ作製しているが、熱電素子の数倍の大きさの熱電半導体を出発材料とし、櫛歯素子の形成も熱電素子に含まれる熱電半導体素子よりも数倍多く加工することで、多数個の同時作製も可能である。
〔第２の実施の形態〕

図７には第２の実施の形態における熱電素子の構造を示す。基本的にＮ型熱電半導体１０で形成されているＮ型半導体列１５、Ｐ型熱電半導体２０で形成されているＰ型半導体列２５、断熱材４０、配線電極３０から構成されることは第１の実施の形態と同じである。

ここで第２の実施の形態においては、最外列を除いて２列のＮ型半導体列１５が隣り合って配置し、また２列のＰ型半導体列２５が隣り合って配置し、さらにその２列ずつの異種の半導体列が交互に配列している。そして最外列には１列のみのＮ型半導体列１５あるいはＰ型半導体列２５が配置している。

そして、熱電半導体の端面には第１の実施の形態と同様に２種類の配線電極３０、Ｉ型配線電極３０（ａ）とＬ型配線電極３０（ｂ）が配されている。Ｉ型配線電極３０（ａ）は半導体列に対して直交するように長手方向が位置するが、隣り合った２本ずつのＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０の合計４本の熱電半導体の端面に接している。当然反対の端面にも同様な配線電極３０があるが、ここでは２本おきにずれた構成をとっており、つまりは同種の熱電半導体２本を並列化しつつ、となりの異種の熱電半導体と電気的に接触することとなっている。

また、Ｌ型配線電極３０（ｂ）は最外列にある２本のＮ型熱電半導体１０あるいはＰ型熱電半導体２０とその内列２列に含まれる２本の異種の熱電半導体とを、つまりは４本の熱電半導体の端面を接続している。この２種類の配線電極３０によって熱電素子に含まれる熱電半導体は直列化されている。そして、ここではＩ型配線電極３０（ａ）とＬ型配線電極３０（ｂ）ともに２本のＮ型熱電半導体１０と２本のＰ型熱電半導体２０とを並列化して熱電対を形成していることから、熱電対の電気的性能はどこにおいても変わらなくなっている。

さらに第２の実施の形態について製造方法を説明する。はじめに、第１の実施の形態と同様に図８に示すようにＮ型半導体ブロックとＰ型半導体ブロックとに縦溝１を形成し縦隔壁２を残すが、さらに縦隔壁２の厚み方向のほぼ中央に分離溝８を形成する。これにより本実施の形態での縦隔壁２は２枚の板から成り立っている。分離溝８は縦溝１を形成する前に所望の位置にあらかじめ形成しておいてもよい。この工程によりＮ型櫛歯素子３とＰ型櫛歯素子４が作製される。

この時Ｎ型櫛歯素子３とＰ型櫛歯素子４とで、縦溝１のピッチを同一にし、かつ一方のブロックの縦溝１幅が他方のブロックの２枚の板からなる縦隔壁２幅よりも大きくなるようにする。ここでもＮ型熱電半導体としてＢｉＳｅＴｅ合金の焼結体、Ｐ型熱電半導体としてＢｉＳｂＴｅ合金の焼結体を用いた。加工は、ダイシングソーあるいはワイヤーソーなどを用いて行う。

つづいてＮ型櫛歯素子３とＰ型櫛歯素子４を、互いに縦溝１に相手の縦隔壁２を挿入し合って組み合わせて一体化する。両者を組み合わせた図を図９に示す。組み合わせた２つの櫛歯素子は嵌合部および分離溝８に断熱材４０を設けて固着することで一体化櫛歯素子５とする。流動性の高い絶縁性接着剤中に組み合わせた櫛歯素子を部分的に浸漬し、毛管現象により接着剤を縦溝１と縦隔壁２との隙間に充填すれば絶縁を保ちつつ断熱材４０で固着が行える。ここで断熱材４０に用いる接着剤としては低粘度のエポキシ系の接着剤を用いることとする。

このように組み合わせた一体化櫛歯素子５には、図１０に示すように横溝６と横隔壁７を形成するように再度の加工を行う。横溝６は櫛歯を細く加工して柱状にするために行い、前述のような組合せは行わないことから、出来るだけ細いことが望ましい。そして横溝６にも初めの組合せを行ったときと同じように、エポキシ系接着剤を充填し固着させ、再度断熱材４０を形成する。

横溝６はＮ型櫛歯素子３の面から形成しても、これとは逆にＰ型櫛歯素子４側の面から
形成してもよい。この時切り込む側のＮ型櫛歯素子３あるいはＰ型櫛歯素子４の溝が形成されていない基台部分は除去した後に溝加工を行った方が良い。基台部を除去するのは、初めに加工した縦溝１が観察できることから、横溝６との直交性がとりやすいためである。また、基台部がない方が、加工深さが小さくなるため深さ方向での柱曲がりが低減できる効果もある。

断熱材４０を形成した一体化櫛歯素子５はその上下面を研削で除去し平坦化する。すると柱状のＮ型熱電半導体１０の列とＰ型熱電半導体２０の列が２列ずつ交互に並んだ状態になる。そしてさらに全体の列の最外列にあるＮ型熱電半導体１０とＰ型熱電半導体２０はダイシングソーなどによる加工にて除去する。このようにして図１１に示すように配線前の熱電素子が完成する。

この後、図７に示したようにＩ型配線電極３０（ａ）とＬ型配線電極３０（ｂ）の形成を行う。ここではそれぞれ４本の熱電半導体に接触するような形状に加工を行うが、形成方法は第１の実施の形態と同じである。

この第２の実施の形態においても、熱電素子の作製は一個ずつ行うこともできるが、数個分の大きさの熱電半導体から加工を始め、多数個同時に処理を行うことも可能である。

このようにして製造された熱電素子は、最外列のＮ型半導体列１５とＰ型半導体列２５を形成する際も、柱を部分的に加工する工程が無いことから、外周部すべてに断熱材４０を残すことが可能である。これにより、熱電半導体が露出する部分が無くなり、耐湿性などの信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態における熱電素子の構造を示す平面図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の製造工程を示す斜視図である 本発明の実施の形態における熱電素子の構造を示す平面図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の製造工程を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の製造工程を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の製造工程を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における熱電素子の製造工程を示す斜視図である。 従来の熱電素子の構造を示す平面図である。 従来の熱電素子の構造を示す平面図である。

符号の説明

１ 縦溝
２ 縦隔壁
３ Ｎ型櫛歯素子
４ Ｐ型櫛歯素子
５ 一体化櫛歯素子
６ 横溝
７ 横隔壁
８ 分離溝
１０ Ｎ型熱電半導体
１５ Ｎ型半導体列
２０ Ｐ型熱電半導体
２５ Ｐ型半導体列
３０ 配線電極
３０（ａ） Ｉ型配線電極
３０（ｂ） Ｌ型配線電極
４０ 断熱材

Claims (3)

1. 複数の柱状Ｐ型熱電半導体からなるＰ型半導体列と複数の柱状Ｎ型熱電半導体からなるＮ型半導体列が交互に複数配列し、
   隣り合った極性の異なる熱電半導体の柱端面を電気的に接続する配線電極を有する熱電素子であり、
   最外列となるＮ型半導体列またはＰ型半導体列に含まれる熱電半導体の少なくとも一部が、内列に位置する熱電半導体の約１／２の断面積になっている熱電素子。
2. 前記配線電極は隣り合った極性の異なる１本ずつの熱電半導体を接続するＩ型配線電極と最外列の２本の熱電半導体とその内列にある極性の異なる１本の熱電半導体とを接続するＬ型配線電極を有することを特徴とする請求項１に記載の熱電素子。
3. 複数の柱状Ｐ型熱電半導体からなるＰ型半導体列と複数の柱状Ｎ型熱電半導体からなるＮ型半導体列のそれぞれ２列ずつが交互に複数配列し、
   さらに最外列には隣り合う内列の熱電半導体とは極性の異なる１列のＮ型半導体列または１列のＰ型半導体列を有し、
   隣り合った２本ずつのＰ型熱電半導体と２本ずつのＮ型熱電半導体とをその柱端面で電気的に接続するＩ型配線電極と、
   最外列に含まれる２本のＮ型熱電半導体（Ｐ型熱電半導体）と最外列のＮ型半導体列（Ｐ型半導体列）の内側２列に含まれる２本のＰ型熱電半導体（Ｎ型熱電半導体）とをその端面で電気的に接続するＬ型配線電極とを有する熱電素子。
   
   
   

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