JP2545647B2 - 熱電半導体素子 - Google Patents
熱電半導体素子Info
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- JP2545647B2 JP2545647B2 JP2335926A JP33592690A JP2545647B2 JP 2545647 B2 JP2545647 B2 JP 2545647B2 JP 2335926 A JP2335926 A JP 2335926A JP 33592690 A JP33592690 A JP 33592690A JP 2545647 B2 JP2545647 B2 JP 2545647B2
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- thermoelectric semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子冷却用電子部品に関し、特に放熱側の
放熱効率の小さい使用条件で冷却面の到達最低温度が低
く結露による素子劣化の少ない素子に関する。
放熱効率の小さい使用条件で冷却面の到達最低温度が低
く結露による素子劣化の少ない素子に関する。
［従来の技術］ 近年、地球環境問題からのフロン使用規制や、電子機
器等の局所冷却、除湿などの小型冷却装置などに対する
要求、ペルチェ効果を利用した電子冷却用電子部品に対
する要求は大きい。ここでペルチェ効果とは、二つの金
属の接合部を通って電流が流れたとき、その接合部にお
いて熱が発生し、あるいは吸収される現象を発現する効
果をいう。たとえば、ある方向に電流が流れて熱が発生
したとき、電流の方向を逆にすると今度は熱が吸収され
る現象である。
器等の局所冷却、除湿などの小型冷却装置などに対する
要求、ペルチェ効果を利用した電子冷却用電子部品に対
する要求は大きい。ここでペルチェ効果とは、二つの金
属の接合部を通って電流が流れたとき、その接合部にお
いて熱が発生し、あるいは吸収される現象を発現する効
果をいう。たとえば、ある方向に電流が流れて熱が発生
したとき、電流の方向を逆にすると今度は熱が吸収され
る現象である。
このうち、室温付近で用いる電子冷却用の電子部品と
しては、Bi−Te系の単結晶もしくは多結晶凝固体を熱電
半導体物質として使用し、ｐ型、ｎ型半導体物質を交互
に金属板などで直列に接合し、電気的に正の側からｎ型
からｐ型への接合面を一方の面に配し冷却面としもう一
方の面にｐ型からｎ型への接合面を配し放熱面とし、各
物質の間は空隙とする構成をとるものが知られている。
しては、Bi−Te系の単結晶もしくは多結晶凝固体を熱電
半導体物質として使用し、ｐ型、ｎ型半導体物質を交互
に金属板などで直列に接合し、電気的に正の側からｎ型
からｐ型への接合面を一方の面に配し冷却面としもう一
方の面にｐ型からｎ型への接合面を配し放熱面とし、各
物質の間は空隙とする構成をとるものが知られている。
Bi−Te系材料は理論的には高温側と低温側の間で60度
程度の温度差を取ることができるが 上記のような構成で高温側の放熱量が小さいと高温側
の温度が上昇し低温側の最低到達温度が上がってしまう
問題点を有している。
程度の温度差を取ることができるが 上記のような構成で高温側の放熱量が小さいと高温側
の温度が上昇し低温側の最低到達温度が上がってしまう
問題点を有している。
これに対し従来の電子冷却用電子部品はｐ型、ｎ型素
子を交互に面状にならべ電気的に直列に接合した素子段
階で、ｐ型、ｎ型素子の間に間隔をもうけ２〜３倍の断
面積としさらにこれに10倍程度の断面積の金属放熱板を
接合しこの放熱板が断面積の５〜７倍の面積のフィンを
有している構成にすることにより放熱面積を半導体素子
の断面積の100〜200倍程度に増加させ、これをファンに
より強制空冷するから、もしくは放熱面を水冷するなど
の手段により冷却していた。
子を交互に面状にならべ電気的に直列に接合した素子段
階で、ｐ型、ｎ型素子の間に間隔をもうけ２〜３倍の断
面積としさらにこれに10倍程度の断面積の金属放熱板を
接合しこの放熱板が断面積の５〜７倍の面積のフィンを
有している構成にすることにより放熱面積を半導体素子
の断面積の100〜200倍程度に増加させ、これをファンに
より強制空冷するから、もしくは放熱面を水冷するなど
の手段により冷却していた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来技術では、ファンを用いた強
制空冷や水冷手段が必要で、装置コストが高くなるとい
う課題があった。また従来の構成では、とくに冷却側に
結露が発生し素子と電極部の接合面の腐食などにより断
線するなどの課題があった。
制空冷や水冷手段が必要で、装置コストが高くなるとい
う課題があった。また従来の構成では、とくに冷却側に
結露が発生し素子と電極部の接合面の腐食などにより断
線するなどの課題があった。
本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、放熱
側の放熱効率が小さい使用条件下でも冷却面が低い温度
まで冷却でき、かつ結露による劣化の問題の起こりにく
い電子冷却用部品を提供することを目的とする。
側の放熱効率が小さい使用条件下でも冷却面が低い温度
まで冷却でき、かつ結露による劣化の問題の起こりにく
い電子冷却用部品を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明の熱電半導体素子
は、開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロック外周に
熱電半導体層を形成し、さらに前記担体ブロックの上下
面に気密性金属質よりなる電極部を形成し、側面および
電極に覆われていない上下面に気密性絶縁体層を形成し
て、気密構造中に担体ブロックと熱電半導体素子部を存
在させてなるものである。
は、開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロック外周に
熱電半導体層を形成し、さらに前記担体ブロックの上下
面に気密性金属質よりなる電極部を形成し、側面および
電極に覆われていない上下面に気密性絶縁体層を形成し
て、気密構造中に担体ブロックと熱電半導体素子部を存
在させてなるものである。
また本発明は、開気孔を有する多孔体よりなる担体ブ
ロック外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成
したものを絶縁体を介して配置し、上面にｐ型部とｎ型
部を接合する気密性金属質よりなる電極部、下面にｐ型
部、ｎ型部単独の気密性金属質からなる電極部を有し、
電極に覆われていない外周に露出したその他の部分を気
密性絶縁体によって囲み、担体ブロックとｐ型、ｎ型半
導体部を気密構造中に存在させた熱電半導体素子であ
る。
ロック外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成
したものを絶縁体を介して配置し、上面にｐ型部とｎ型
部を接合する気密性金属質よりなる電極部、下面にｐ型
部、ｎ型部単独の気密性金属質からなる電極部を有し、
電極に覆われていない外周に露出したその他の部分を気
密性絶縁体によって囲み、担体ブロックとｐ型、ｎ型半
導体部を気密構造中に存在させた熱電半導体素子であ
る。
また本発明は、開気孔を有する多孔体よりなる担体ブ
ロック外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成
したものを絶縁体を介して複数個配置し、上下面にｐ型
とｎ型の半導体素子を直列に接合する複数個の電極が形
成され、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ
型への接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう
片面に配した構造とし、この電極部が気密性金属質より
なり、電極に覆われていない外周に露出したその他の部
分が気密性絶縁体によって囲まれており、複数個の担体
ブロックとｐ型、ｎ型半導体素子部を気密構造中に存在
させた熱電半導体素子である。
ロック外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成
したものを絶縁体を介して複数個配置し、上下面にｐ型
とｎ型の半導体素子を直列に接合する複数個の電極が形
成され、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ
型への接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう
片面に配した構造とし、この電極部が気密性金属質より
なり、電極に覆われていない外周に露出したその他の部
分が気密性絶縁体によって囲まれており、複数個の担体
ブロックとｐ型、ｎ型半導体素子部を気密構造中に存在
させた熱電半導体素子である。
［作用］ 前記本発明の構成によれば、半導体素子部の熱伝導度
が低下し、放熱側の温度上昇があっても冷却側への熱伝
導量が低下し冷却側温度を低くすることができる。とく
に多孔体を脱気することにより低い真空度で高い断熱性
を得られる。また熱電半導体と電極の接合部が気密構造
中にあり内部が脱気された構成をとることにより、接合
界面付近の結露が発生しないためこの部分の劣化を防ぐ
ことができる。
が低下し、放熱側の温度上昇があっても冷却側への熱伝
導量が低下し冷却側温度を低くすることができる。とく
に多孔体を脱気することにより低い真空度で高い断熱性
を得られる。また熱電半導体と電極の接合部が気密構造
中にあり内部が脱気された構成をとることにより、接合
界面付近の結露が発生しないためこの部分の劣化を防ぐ
ことができる。
［実施例］ 以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
実施例１ 熱電半導体物質としてBi−Te系について検討した。ｐ
型物質としては、（Bi,Sb）2Te3を選択し、ｎ型物質と
しては、Bi2（Te,Se）３を選択した。
型物質としては、（Bi,Sb）2Te3を選択し、ｎ型物質と
しては、Bi2（Te,Se）３を選択した。
担体ブロックとしては平均粒径200μｍの殻厚1.0μｍ
のアルミナバルーンを用いた。このバルーンは一部中空
構造、一部は気孔径25μｍの多孔体顆粒であるが内部と
外部の気密性はなく膜自体が多孔体である。このバルー
ンに有機バインダを加え1cm立方に成形し1400℃で焼成
して担体ブロックを作成した。半導体物質は各物質の多
結晶凝固体を出発原料に用い粗砕後ボールミル中で有機
溶媒を用い0.2mmφのジルコニアボールを媒体として媒
体攪拌ミルにて粉砕し、平均粒径0.08μｍの粉末とし
た。乾燥後粉末と粘性溶媒とを混合してスラリーとし、
担体ブロックを浸したのち乾燥した。処理乾燥後の粒子
はアルゴン中500℃で２時間加熱処理した。
のアルミナバルーンを用いた。このバルーンは一部中空
構造、一部は気孔径25μｍの多孔体顆粒であるが内部と
外部の気密性はなく膜自体が多孔体である。このバルー
ンに有機バインダを加え1cm立方に成形し1400℃で焼成
して担体ブロックを作成した。半導体物質は各物質の多
結晶凝固体を出発原料に用い粗砕後ボールミル中で有機
溶媒を用い0.2mmφのジルコニアボールを媒体として媒
体攪拌ミルにて粉砕し、平均粒径0.08μｍの粉末とし
た。乾燥後粉末と粘性溶媒とを混合してスラリーとし、
担体ブロックを浸したのち乾燥した。処理乾燥後の粒子
はアルゴン中500℃で２時間加熱処理した。
作成した試料はｐ型、ｎ型とも素子中心部断面積に占
める熱電半導体素子部の面積比率が4.3％、気孔率が90.
6％、抵抗率が0.0250Ωcmで、ゼーベック係数200μV/de
gであった。
める熱電半導体素子部の面積比率が4.3％、気孔率が90.
6％、抵抗率が0.0250Ωcmで、ゼーベック係数200μV/de
gであった。
また熱電半導体は多くの穴を有して内部の担体と外部
は空気の流通が可能であった。
は空気の流通が可能であった。
作成した半導体素子は上下面にニッケル電解メッキを
施した後、0.3mm厚の銅板を半田づけした。さらに真空
容器中で側面に紫外線硬化性の気密性絶縁体樹脂を塗布
したのち紫外線を照射し硬化させた。第１図に試作した
試料の模式図（一部断面図）を示す。第１図において、
11は熱電半導体層、12は電極金属、13は気密性絶縁体樹
脂、14は多孔体担体である。
施した後、0.3mm厚の銅板を半田づけした。さらに真空
容器中で側面に紫外線硬化性の気密性絶縁体樹脂を塗布
したのち紫外線を照射し硬化させた。第１図に試作した
試料の模式図（一部断面図）を示す。第１図において、
11は熱電半導体層、12は電極金属、13は気密性絶縁体樹
脂、14は多孔体担体である。
この素子はｐ型ｎ型それぞれ50ケ計100ケを縦横それ
ぞれ10ケずつｐ型ｎ型交互に配列し、端面に接着剤を塗
布して固め、上下面でｐ型ｎ型素子が直列に、かつ電気
的に正極から負極に向かってｐ型からｎ型の接合面が片
側にｎ型からｐ型への接合面がもう片側になるようにNi
板で接合した。また参考試料としてｐ、ｎ型とも緻密な
多結晶凝固体を用い同様の形状に接合したもの、外周を
気密質絶縁体で覆わなくして多孔体内部を真空に脱気し
てないものを作成した。
ぞれ10ケずつｐ型ｎ型交互に配列し、端面に接着剤を塗
布して固め、上下面でｐ型ｎ型素子が直列に、かつ電気
的に正極から負極に向かってｐ型からｎ型の接合面が片
側にｎ型からｐ型への接合面がもう片側になるようにNi
板で接合した。また参考試料としてｐ、ｎ型とも緻密な
多結晶凝固体を用い同様の形状に接合したもの、外周を
気密質絶縁体で覆わなくして多孔体内部を真空に脱気し
てないものを作成した。
作成した試料の低温側の面には絶縁グリスを薄く塗布
したのち、厚さ0.3mmの銅版を接合しこの面に熱電対を
接着して温度を測定した。高温側は次の放熱条件設定し
放熱板を低温側同様絶縁グリスを薄く塗布したのち配置
し熱電対を接着してこの温度を測定した。放熱の条件
は、すなわち20cm平方（400cm2）厚さ0.5mmの銅板に厚
さ0.3mm奥行き10mmの銅板製フィンを5mmピッチで立て放
熱面を酸化させたもの（半導体素子断面積の20倍の放熱
板表面積、自然放冷）である。
したのち、厚さ0.3mmの銅版を接合しこの面に熱電対を
接着して温度を測定した。高温側は次の放熱条件設定し
放熱板を低温側同様絶縁グリスを薄く塗布したのち配置
し熱電対を接着してこの温度を測定した。放熱の条件
は、すなわち20cm平方（400cm2）厚さ0.5mmの銅板に厚
さ0.3mm奥行き10mmの銅板製フィンを5mmピッチで立て放
熱面を酸化させたもの（半導体素子断面積の20倍の放熱
板表面積、自然放冷）である。
この放熱板を用い直流電源の電流量を調整して低温側
の銅板の温度が最低になる条件をもとめた。
の銅板の温度が最低になる条件をもとめた。
測定は外気温300Kで実施した。
また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体を用いたもの以
外の試料は低温部が０度付近まで冷却できるので結露が
発生する。そこで２時間毎に20分通電して結露を発生さ
せる試験を繰り返して特性変化を測定した。
外の試料は低温部が０度付近まで冷却できるので結露が
発生する。そこで２時間毎に20分通電して結露を発生さ
せる試験を繰り返して特性変化を測定した。
第１表に上記の放熱条件における試料の状態、低温側
最低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の放熱フィ
ン温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流量（Ａ）を
示す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体を用いたも
の以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生する回数を示
す。
最低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の放熱フィ
ン温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流量（Ａ）を
示す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固体を用いたも
の以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生する回数を示
す。
第１表より明らかなように本発明のように半導体素子
部が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたも
のに比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試
験により劣化が見られる。半導体素子部が多孔体よりな
り内部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が
低くとれ結露試験によっての劣化寿命がのびる。
部が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたも
のに比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試
験により劣化が見られる。半導体素子部が多孔体よりな
り内部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が
低くとれ結露試験によっての劣化寿命がのびる。
とくに実施例に示した条件のように半導体素子断面積
当りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一
般の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効
果が発揮される。
当りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一
般の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効
果が発揮される。
また本実施例のようにｐ型ｎ型１個１個を気密構造に
したものはこれらをもちいた熱電冷却素子の自由な形態
へ組み立てが可能で工業的に有用である。
したものはこれらをもちいた熱電冷却素子の自由な形態
へ組み立てが可能で工業的に有用である。
実施例２ 多孔質担体と熱電半導体層は実施例１同様のものを作
成した。ｐ型ｎ型の２つの素子は、上下面にそれぞれニ
ッケル電解メッキを施したのち厚さ200μｍの多孔質セ
ラミックシートを介して隣あわせに配置し、上面にｐ型
部とｎ型部を接合する厚さ0.3mmの金属銅板を半田付け
し、ｐ型部、ｎ型部の下面には単独の電極部として厚さ
0.3mmの金属銅板を半田付けした。電極におおわれてい
ない外部に露出した部分は一部を残して気密性樹脂を塗
布し硬化させたのち残りの部分からガスを脱気しその部
分を封じた。
成した。ｐ型ｎ型の２つの素子は、上下面にそれぞれニ
ッケル電解メッキを施したのち厚さ200μｍの多孔質セ
ラミックシートを介して隣あわせに配置し、上面にｐ型
部とｎ型部を接合する厚さ0.3mmの金属銅板を半田付け
し、ｐ型部、ｎ型部の下面には単独の電極部として厚さ
0.3mmの金属銅板を半田付けした。電極におおわれてい
ない外部に露出した部分は一部を残して気密性樹脂を塗
布し硬化させたのち残りの部分からガスを脱気しその部
分を封じた。
第２図に試作した試料の模式図（一部断面図）を示
す。第２図において、15は熱電半導体層、16は電極金
属、17は気密性絶縁体樹脂、18は多孔体担体、19は多孔
質セラミックシートである。
す。第２図において、15は熱電半導体層、16は電極金
属、17は気密性絶縁体樹脂、18は多孔体担体、19は多孔
質セラミックシートである。
作成した半導体素子は縦５個横10個をｐ型部とｎ型部
がとなりあうように10cm角になるよう実施例１と同様に
接合し同様の冷却面放熱面を形成して同様の測定を行っ
た。
がとなりあうように10cm角になるよう実施例１と同様に
接合し同様の冷却面放熱面を形成して同様の測定を行っ
た。
また参考試料としてｐ、ｎ型とも緻密な多結晶凝固体
を用い同様の形状に接合したもの、外周を気密質絶縁体
で覆わなくして多孔体内部を真空に脱気してないものを
作成した。
を用い同様の形状に接合したもの、外周を気密質絶縁体
で覆わなくして多孔体内部を真空に脱気してないものを
作成した。
第２表に上記の放熱条件における試料の状態、低温側
最低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の放熱フィ
ン温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流量（Ａ）を
示す。また熱電反導体に緻密な多結晶凝固体を用いたも
の以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生する回数を示
す。
最低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の放熱フィ
ン温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電流量（Ａ）を
示す。また熱電反導体に緻密な多結晶凝固体を用いたも
の以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生する回数を示
す。
第２表より明らかなように本発明のように半導体素子
部が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたも
のに比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試
験では劣化が現われる。半導体素子部が多孔体よりなり
内部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が低
くとれ結露試験によっても劣化寿命がのびる。
部が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたも
のに比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試
験では劣化が現われる。半導体素子部が多孔体よりなり
内部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が低
くとれ結露試験によっても劣化寿命がのびる。
とくに実施例に示した条件のように半導体素子断面積
当りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一
般の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効
果が発揮される。また熱電半導体素子を用いた冷却素子
は少なくともｐ型、ｎ型素子を１対として使用するため
本実施例で用いたｐ型ｎ型１対の素子は各種パネルを作
成する際に工数を低減出来る。また各熱電半導体素子の
間にある絶縁体部に多孔体を用いることにより、パネル
全体の熱伝導を低下させ、かつ真空脱気時に全体を均一
な真空状態にすることが容易となる。
当りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一
般の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効
果が発揮される。また熱電半導体素子を用いた冷却素子
は少なくともｐ型、ｎ型素子を１対として使用するため
本実施例で用いたｐ型ｎ型１対の素子は各種パネルを作
成する際に工数を低減出来る。また各熱電半導体素子の
間にある絶縁体部に多孔体を用いることにより、パネル
全体の熱伝導を低下させ、かつ真空脱気時に全体を均一
な真空状態にすることが容易となる。
実施例３ 多孔体担体と熱電半導体層は実施例１同様のものを作
成した。ｐ型、ｎ型の素子はそれぞれ上下面にそれぞれ
ニッケル電解メッキを施したのち周辺部に絶縁性多孔体
セラミックを介してｐ型素子とｎ型素子を隣あわせに密
着して配置し、上面と下面にｐ型とｎ型の半導体素子を
直列に接合する厚さ0.3mmの複数個の銅板電極を半田付
けし、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ型
への接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう片
面に配した構造とし上面にｐ型部とｎ型部を接合する厚
さ0.3mmの金属銅板を半田付けした。電極におおわれて
いない外部に露出した部分は一部を残して気密性樹脂を
塗布し硬化させたのち残りの部分からガスを脱気しその
部分を封じた。第３図に試料の模式図（一部断面図）を
示す。第３において、20は熱電半導体層、21は電極金
属、22は気密性絶縁体樹脂、23は多孔体担体、24は絶縁
性多孔体セラミックシートである。また参考試料として
ｐ、ｎ型とも緻密な多結晶凝固体を用い同様の形状に接
合したもの、外周を気密質絶縁体で覆わなくして多孔体
内部を真空に脱気してないものを作成した。
成した。ｐ型、ｎ型の素子はそれぞれ上下面にそれぞれ
ニッケル電解メッキを施したのち周辺部に絶縁性多孔体
セラミックを介してｐ型素子とｎ型素子を隣あわせに密
着して配置し、上面と下面にｐ型とｎ型の半導体素子を
直列に接合する厚さ0.3mmの複数個の銅板電極を半田付
けし、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ型
への接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう片
面に配した構造とし上面にｐ型部とｎ型部を接合する厚
さ0.3mmの金属銅板を半田付けした。電極におおわれて
いない外部に露出した部分は一部を残して気密性樹脂を
塗布し硬化させたのち残りの部分からガスを脱気しその
部分を封じた。第３図に試料の模式図（一部断面図）を
示す。第３において、20は熱電半導体層、21は電極金
属、22は気密性絶縁体樹脂、23は多孔体担体、24は絶縁
性多孔体セラミックシートである。また参考試料として
ｐ、ｎ型とも緻密な多結晶凝固体を用い同様の形状に接
合したもの、外周を気密質絶縁体で覆わなくして多孔体
内部を真空に脱気してないものを作成した。
第３表に実施例１と同様の放熱条件における、試料の
形態、低温側最低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達
時の放熱フィン温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電
流量（Ａ）を示す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固
体を用いたもの以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生
する回数を示す。
形態、低温側最低到達温度（Ｋ）、低温側最低温度到達
時の放熱フィン温度（Ｋ）、低温側最低温度到達時の電
流量（Ａ）を示す。また熱電半導体に緻密な多結晶凝固
体を用いたもの以外の試料は繰り返し試験で劣化の発生
する回数を示す。
第３表より明らかなように本実施例のように半導体素
子が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたも
のに比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試
験により劣化が見られる。半導体素子部が多孔体よりな
り内部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が
低くとれ結露試験によっても劣化寿命がのびる。
子が多孔体よりなるものは緻密な熱電半導体を用いたも
のに比べ、低温側の最低到達温度が低くとれるが結露試
験により劣化が見られる。半導体素子部が多孔体よりな
り内部が脱気されたものは更に低温側の最低到達温度が
低くとれ結露試験によっても劣化寿命がのびる。
とくに実施例に示した条件のように半導体素子断面積
当りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一
般の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効
果が発揮される。
当りの放熱面表面積が小さく、かつ自然放冷のように一
般の電子冷却素子より放熱効率の小さい条件下でその効
果が発揮される。
また熱電半導体素子を用いた冷却素子としてあらかじ
め複数個のｐ型、ｎ型素子を対として作成した素子は真
空脱気工程が少なくてすみ、工数を低減出来る。また各
熱電半導体素子の間にある絶縁体部に多孔体を用いるこ
とにより、パネル全体の熱伝導を低下させ、かつ真空脱
気時に全体を均一な真空状態にするこたが容易となる。
め複数個のｐ型、ｎ型素子を対として作成した素子は真
空脱気工程が少なくてすみ、工数を低減出来る。また各
熱電半導体素子の間にある絶縁体部に多孔体を用いるこ
とにより、パネル全体の熱伝導を低下させ、かつ真空脱
気時に全体を均一な真空状態にするこたが容易となる。
［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明の熱電半導体素子を利用し
た電子冷却素子は、放熱側の放熱効果が小さい使用条件
下でも冷却面が低い温度まで冷却でき、かつ結露による
劣化の問題の起こりにくいものとすることができた。
た電子冷却素子は、放熱側の放熱効果が小さい使用条件
下でも冷却面が低い温度まで冷却でき、かつ結露による
劣化の問題の起こりにくいものとすることができた。
また大面積化が容易で安価に製造できるなどの利点を
有しており工業的に有用である。
有しており工業的に有用である。
第１図、第２図および第３図は本発明の一実施形態であ
る熱電半導体素子の模式図（一部断面図）である。 11……熱電半導体層、12……電極金属、13……気密性絶
縁体樹脂、14……多孔体担体、15……熱電半導体層、16
……電極金属、17……気密性絶縁樹脂、18……多孔体担
体、19……多孔質セラミックシート、20……熱電半導体
層、21……電極金属、22……気密性絶縁体樹脂、23……
多孔体担体、24……絶縁性多孔体セラミックシート。
る熱電半導体素子の模式図（一部断面図）である。 11……熱電半導体層、12……電極金属、13……気密性絶
縁体樹脂、14……多孔体担体、15……熱電半導体層、16
……電極金属、17……気密性絶縁樹脂、18……多孔体担
体、19……多孔質セラミックシート、20……熱電半導体
層、21……電極金属、22……気密性絶縁体樹脂、23……
多孔体担体、24……絶縁性多孔体セラミックシート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−106079（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−183862（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−148879（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199859（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロッ
ク外周に熱電半導体層を形成し、さらに前記担体ブロッ
クの上下面に気密性金属質よりなる電極部を形成し、側
面および電極に覆われていない上下面に気密性絶縁体層
を形成して、気密構造中に担体ブロックと熱電半導体素
子部を存在させてなる熱電半導体素子。 - 【請求項２】開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロッ
ク外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成した
ものを絶縁体を介して配置し、上面にｐ型部とｎ型部を
接合する気密性金属質よりなる電極部、下面にｐ型部、
ｎ型部単独の気密性金属質からなる電極部を有し、電極
に覆われていない外周に露出したその他の部分を気密性
絶縁体によって囲み、担体ブロックとｐ型、ｎ型半導体
部を気密構造中に存在させた熱電半導体素子。 - 【請求項３】開気孔を有する多孔体よりなる担体ブロッ
ク外周にｐ型、ｎ型の熱電半導体層をそれぞれ構成した
ものを絶縁体を介して複数個配置し、上下面にｐ型とｎ
型の半導体素子を直列に接合する複数個の電極が形成さ
れ、電気的に正極から負極に向かって、ｐ型からｎ型へ
の接合面を片面に、ｎ型からｐ型への接合面をもう片面
に配した構造とし、この電極部が気密性金属質よりな
り、電極に覆われていない外周に露出したその他の部分
が気密性絶縁体によって囲まれており、複数個の担体ブ
ロックとｐ型、ｎ型半導体素子部を気密構造中に存在さ
せた熱電半導体素子。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2335926A JP2545647B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 熱電半導体素子 |
| DE69132779T DE69132779T2 (de) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Vakuumisolierter thermoelektrischer Halbleiter und thermoelektrisches Bauelement, das P- und N-Typ thermoelektrische Halbleiter benutzt |
| EP91106177A EP0455051B1 (en) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Thermoelectric semiconductor having a porous structure deaerated into a vacuum and thermoelectric panel |
| EP97120243A EP0834930B1 (en) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Thermoelectric semiconductor deaerated into a vacuum and thermoelectric panel using p-type and n-type thermoelectric semiconductors |
| DE69130654T DE69130654T2 (de) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Vakuumisolierter thermoelektrischer Halbleiter bestehend aus einer porösen Struktur und thermoelektrisches Bauelement |
| US07/688,424 US5168339A (en) | 1990-04-20 | 1991-04-22 | Thermoelectric semiconductor having a porous structure deaerated in a vacuum and thermoelectric panel using p-type and n-type thermoelectric semiconductors |
| US08/330,565 USRE35441E (en) | 1990-04-20 | 1994-10-28 | Thermoelectric semiconductor having a porous structure deaerated in a vacuum and thermoelectric panel using p-type and n-type thermoelectric semiconductors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2335926A JP2545647B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 熱電半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04199860A JPH04199860A (ja) | 1992-07-21 |
| JP2545647B2 true JP2545647B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=18293898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2335926A Expired - Fee Related JP2545647B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-11-29 | 熱電半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545647B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4839430B2 (ja) * | 2004-03-22 | 2011-12-21 | 国立大学法人九州大学 | 多孔質熱電材料の製造方法 |
| JP4579855B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2010-11-10 | 古河電気工業株式会社 | 電子冷熱モジュールおよびその製造方法 |
| KR101384981B1 (ko) * | 2012-01-30 | 2014-04-14 | 연세대학교 산학협력단 | 열효율을 개선할 수 있는 구조를 갖는 열전 소자 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2335926A patent/JP2545647B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04199860A (ja) | 1992-07-21 |
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|---|---|---|---|
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