JP2012518287A - 熱電デバイス - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
第1のキャリア層および第2のキャリア層を有する少なくとも1つのモジュールと、
第1のキャリア層と第2のキャリア層との間の空間と、
空間に対する、第1のキャリア層および第2のキャリア層上の電気絶縁層と、
絶縁層の間の空間に交互に配置され、互いに交互に電気的に接続される、複数のpドープおよびnドープ半導体素子と、
を備える。
a)pドープおよびnドープ半導体素子の各々は、同じサイズの電流伝導領域を有し、
b)はんだ材料ははんだ厚さを有し、半導体素子の高さ対はんだ厚さの比は5:1より大きく、
c)はんだ材料は、活性はんだ、銀ろうの群からの要素である。
1.モジュールの封入された容積に対するモジュールにおける半導体素子の容積の合計の割合は、90%より大きい有用な容積を生じる。
2.電気絶縁は、雲母またはセラミックからなる層またはコーティングによって形成される。
3.半導体素子の間の間隙は50μm未満である。
4.半導体素子の高さ対絶縁層厚さの比は8:1より大きい。
5.はんだ材料は、はんだ厚さを有し、半導体素子の高さ対はんだ厚さの比は5:1より大きい。
2 モジュール
3 第1のキャリア層(高温側)
4 第2のキャリア層(低温側)
5 空間
6 絶縁層
7 半導体素子
8 外側円周領域
9 内側円周領域
10 はんだ材料
11 電流伝導領域
12 はんだ厚さ
13 高さ
14 第1の流体
15 第1の接触面積
16 第2の接触面積
17 有用な容積
18 容積
19 封入された容積
20 側部領域
21 絶縁
22 絶縁幅
23 第2の流体
24 被覆領域
25 被覆可能な全領域
26 絶縁層厚さ
27 第1の厚さ
28 第2の厚さ
29 軸補償要素
30 熱膨張
31 軸方向
32 距離
33 熱電発電機
34 自動車
35 内燃エンジン
36 排気ガスシステム
37 冷却回路
38 高温側
39 低温側
40 充填材料
41 内側チャネル
42 導体トラック
43 はんだ接続
44 半径方向
45 接続要素
Claims (12)
- 第1のキャリア層(3)および第2のキャリア層(4)を有する少なくとも1つのモジュール(2)と、
前記第1のキャリア層(3)と前記第2のキャリア層(4)との間の空間(5)と、
前記空間(5)に対する、前記第1のキャリア層(3)および前記第2のキャリア層(4)上の電気絶縁層(6)と、
前記絶縁層(6)の間の前記空間(5)に交互に配置され、互いに交互に電気接続される、複数のpドープおよびnドープ半導体素子(7)と、
を少なくとも備える、熱電デバイス(1)。 - 少なくとも1つの前記キャリア層(3、4)のための材料はプラスチックを含む、請求項1に記載の熱電デバイス(1)。
- 前記半導体素子(7)の少なくとも一部は、環状形態で構成され、外側円周領域(8)および内側円周領域(9)によって前記電気絶縁層(6)に接続される、請求項1または2に記載の熱電デバイス(1)。
- 前記pドープおよびnドープ半導体素子(7)は、前記電気絶縁層(6)上のはんだ材料(10)によって互いに電気的に接続され、以下の条件:
a)前記pドープおよびnドープ半導体素子(7)の各々は、同じサイズの電流伝導領域(11)を有し、
b)前記はんだ材料(10)ははんだ厚さ(12)を有し、前記半導体素子(7)の高さ(13)対前記はんだ厚さ(12)の比は5:1より大きく、
c)前記はんだ材料(10)は、活性はんだ、銀ろうの群からの要素である、
のうちの少なくとも1つを満たす、請求項1〜3のいずれかに記載の熱電デバイス(1)。 - 前記電気絶縁層(6)を介する、前記第1のキャリア層(3)と前記半導体素子(7)との間の第1の接触面積(15)および前記第2のキャリア層(4)と前記半導体素子(7)との間の第2の接触面積(16)は、サイズが異なり、前記第1の接触面積(15)対前記第2の接触面積(16)の比は、1:3以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の熱電デバイス(1)。
- 前記モジュール(2)の有用な容積(17)は、前記モジュール(2)の封入された容積(19)に対する前記モジュール(2)における前記半導体素子(7)の容積(18)の合計の割合として定義され、前記有用な容積(17)は90%より高い、請求項1〜5のいずれかに記載の熱電デバイス(1)。
- 前記半導体素子(7)は、互いに対向する側部領域(20)に電気絶縁(21)を有し、前記電気絶縁(21)は、特に、雲母またはセラミックからなる層によって形成される、請求項1〜6のいずれかに記載の熱電デバイス(1)。
- 前記半導体素子(7)の高さ(13)対前記電気絶縁層(6)の絶縁層厚さ(26)の比は8:1より大きい、請求項1〜7のいずれかに記載の熱電デバイス(1)。
- 前記第1のキャリア層(3)は、軸方向(31)における前記モジュール(2)の熱膨張(30)を補償する少なくとも1つの軸補償要素(29)を有する、請求項1〜8のいずれかに記載の熱電デバイス(1)。
- 少なくとも1つの前記モジュール(2)は、軸方向(31)において斜めに配置される少なくとも複数の半導体素子(7)によって形成される少なくとも1つの軸補償要素(29)を有し、軸方向(31)における前記モジュール(2)の熱膨張(30)が、半径方向(44)における熱膨張(30)に少なくとも部分的に変換される、請求項1〜9のいずれかに記載の熱電デバイス(1)。
- 少なくとも複数の前記モジュール(2)は、軸方向(31)において互いに接続され得る、請求項1〜10のいずれかに記載の熱電デバイス(1)。
- 内燃エンジン(35)と、排気ガスシステム(36)と、冷却回路(37)と、請求項1〜10のいずれかに記載の複数の熱電デバイス(1)とを備える自動車(34)であって、前記第1のキャリア層(3)は高温側(38)に接続され、前記第2のキャリア層(4)は低温側(39)に接続され、前記自動車(34)において、前記排気ガスシステム(36)は前記高温側(38)に接続され、前記冷却回路(37)は前記低温側(39)に接続される、自動車(34)。
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