JP5061706B2 - 熱電素子とその製造方法および熱電変換モジュール - Google Patents
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
V=(αn+αp)(TH−TL) (1)
Qp=ΠI (2)
本発明に係る熱電素子は、
p型半導体とn型半導体とを電極にて電気的に接続し、前記p型半導体と前記n型半導体との隙間に高抵抗体を介在させた熱電素子であって、
前記p型半導体と前記n型半導体と前記高抵抗体とが、空気中で焼成可能な酸化物で構成してあり、
しかも、いずれもMnを含む酸化物で構成してあり、
前記p型半導体と前記n型半導体と共に、前記高抵抗体が焼成されてなることを特徴とする。
前記高抵抗体は、セラミックスであることが好ましい。
前記p型半導体は、MnNi系セラミックス半導体、MnCo系セラミックス半導体のいずれかであり、
前記n型半導体は、CaMnZn系セラミックス半導体、CaMnTa系セラミックス半導体のいずれかであり、
前記高抵抗体は、MnCaO 3 系セラミック、(MnCo) 3 O 4 系セラミック、(MnNi) 3 O 4 系セラミックスのいずれかを含むことが好ましい。
前記高抵抗体は、空隙を含むセラミックスであることが好ましい。
前記高抵抗体は、骨材部分と接着部分と空隙を含むセラミックであることが好ましい。
前記高抵抗体は、焼結温度あるいは融点の異なるセラミックスで構成してあることが好ましい。
前記高抵抗体は、ZrO 2 とMnCaO 3 系セラミックスの組み合わせ、ZrO 2 と(MnCo) 3 O 4 系セラミックスの組み合わせ、ZrO 2 と(MnNi) 3 O 4 系セラミックスの組み合わせ、Al 2 O 3 とMnCaO 3 系セラミックスの組み合わせ、Al 2 O 3 と(MnCo) 3 O 4 系セラミックスの組み合わせ、Al 2 O 3 と(MnNi) 3 O 4 系セラミックスの組み合わせのいずれかであることも好ましい。
本発明の熱電素子を製造する方法は、
焼成してp型半導体となるp型半導体未焼成体と焼成してn型半導体となるn型半導体未焼成体との隙間に焼成して高抵抗体となる高抵抗体未焼成体を介在させる介在工程と、
前記p型半導体未焼成体と前記n型半導体未焼成体と共に、前記高抵抗体未焼成体を焼成する焼成工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明の熱電変換モジュールは、上記のいずれかに記載の熱電素子を有する熱電変換モジュールである。
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
本実施例では、図1に示すp型半導体にCuOを10wt%添加した(Mn0.5Ni0.5)3O4を用い、n型半導体にTa2O5を10wt%添加したCa0.4Mn0.6O3を用い、高抵抗体に10wt%のZrO2(骨材部分)と90wt%の接着部分がSiO2系ガラスを主成分とし添加物としてB2O3、Al2O3系を含むガラス(接着部分)を用いた熱電素子の作製例を示す。
本実施例では、図1に示すp型半導体にCuOを10wt%添加した(Mn0.5Co0.5)3O4を用い、n型半導体にZnOを1wt%添加した(Ca0.4Mn0.6)O3を用い、高抵抗体に50wt%のAl2O3と50wt%の(Ca0.3Mn0.7)3O4からなるセラミックスを用いた熱電素子の作製例を示す。
11 p型半導体
12 n型半導体
13 上部電極
14 下部電極
15 下部電極
16 高抵抗体
Claims (8)
- p型半導体とn型半導体とを電極にて電気的に接続し、前記p型半導体と前記n型半導体との隙間に高抵抗体を介在させた熱電素子であって、
前記p型半導体と前記n型半導体と前記高抵抗体とが、いずれも空気中で焼成可能な酸化物で構成してあり、
しかも、いずれもMnを含む酸化物で構成してあり、
前記p型半導体と前記n型半導体と共に、前記高抵抗体が焼成されてなり、
前記p型半導体は、MnNi系セラミックス半導体、MnCo系セラミックス半導体のいずれかであり、
前記n型半導体は、CaMnZn系セラミックス半導体、CaMnTa系セラミックス半導体のいずれかであり、
前記高抵抗体は、MnCaO 3 系セラミック、(MnCo) 3 O 4 系セラミック、(MnNi) 3 O 4 系セラミックスのいずれかを含むことを特徴とする熱電素子。 - 前記高抵抗体は、セラミックスであることを特徴とする請求項1記載の熱電素子。
- p型半導体とn型半導体とを電極にて電気的に接続し、前記p型半導体と前記n型半導体との隙間に高抵抗体を介在させた熱電素子であって、
前記p型半導体と前記n型半導体と前記高抵抗体とが、いずれも空気中で焼成可能な酸化物で構成してあり、
しかも、いずれもMnを含む酸化物で構成してあり、
前記p型半導体と前記n型半導体と共に、前記高抵抗体が焼成されてなり、
前記高抵抗体は、空隙を含むセラミックスである熱電素子。 - p型半導体とn型半導体とを電極にて電気的に接続し、前記p型半導体と前記n型半導体との隙間に高抵抗体を介在させた熱電素子であって、
前記p型半導体と前記n型半導体と前記高抵抗体とが、いずれも空気中で焼成可能な酸化物で構成してあり、
しかも、いずれもMnを含む酸化物で構成してあり、
前記p型半導体と前記n型半導体と共に、前記高抵抗体が焼成されてなり、
前記高抵抗体は、骨材部分と接着部分と空隙を含むセラミックである熱電素子。 - 前記高抵抗体は、焼結温度あるいは融点の異なるセラミックスで構成してある請求項4に記載の熱電素子。
- 前記高抵抗体は、ZrO2 とMnCaO3 系セラミックスの組み合わせ、ZrO2 と(MnCo)3 O4 系セラミックスの組み合わせ、ZrO2 と(MnNi)3 O4 系セラミックスの組み合わせ、Al2 O3 とMnCaO3 系セラミックスの組み合わせ、Al2 O3 と(MnCo)3 O4 系セラミックスの組み合わせ、Al2 O3 と(MnNi)3 O4 系セラミックスの組み合わせのいずれかであることを特徴とする請求項5記載の熱電素子。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の熱電素子を製造する方法であって、
焼成してp型半導体となるp型半導体未焼成体と焼成してn型半導体となるn型半導体未焼成体との隙間に焼成して高抵抗体となる高抵抗体未焼成体を介在させる介在工程と、
前記p型半導体未焼成体と前記n型半導体未焼成体と共に、前記高抵抗体未焼成体を焼成する焼成工程と、
を含むことを特徴とする熱電素子の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱電素子を有する熱電変換モジュール。
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