RU2001127535A

RU2001127535A - Гибридный термоэлектронный преобразователь энергии и способ

Info

Publication number: RU2001127535A
Application number: RU2001127535/28A
Authority: RU
Inventors: Ян КУЧЕРОВ; Петер ХАГЕЛЬШТАЙН
Original assignee: Энеко, Инк.
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2003-08-20

Claims

1. Твердотельный термоэлектронный преобразователь, содержащий электро- и теплопроводящий эмиттер электронов, электро- и теплопроводящий коллектор электронов для приема электронов с эмиттера, барьер, расположенный между эмиттером и коллектором, для фильтрации электронов высокой энергии, переносимых с эмиттера на коллектор, один или несколько электро- и теплопроводящих частичных поверхностных контактов, выполненных заодно с эмиттером, барьером или коллектором и расположенных между эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией, и в тесном контакте с ними, тепло- и электроизоляционный промежуток рядом с частичными поверхностными контактами, и эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией.

2. Устройство по п.1, в котором эмиттер содержит металл, металлический сплав, полупроводниковый материал или легированный полупроводниковый материал.

3. Устройство по п.1, в котором эмиттер содержит электро- и теплопроводящий слой на подложке.

4. Устройство по п.1, в котором эмиттер содержит материал, имеющий спектры с высокой фононной энергией.

5. Устройство по п.4, в котором упомянутый материал содержит TiH_x, VH_x, ZrH_x, NbH_x, TaH_x, ScH_x, YH_x, ThH_x, UH_x, гидриды всех редкоземельных металлов или их комбинации.

6. Устройство по п.1, в котором эмиттер содержит подложку из ВН, В₄С, BN(гексагонального), BN(кубического), алмаза или их комбинации, при этом между подложкой и барьером расположен проводящий или легированный слой.

7. Устройство по п.6, в котором толщина упомянутого проводящего или легированного слоя меньше, чем средняя длина свободного пробега электронов в нем.

8. Устройство по п.1, в котором коллектор содержит металл, металлический сплав, полупроводник или легированный полупроводниковый материал.

9. Устройство по п.1, в котором коллектор содержит электро- и теплопроводящий слой на подложке.

10. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит согласующийся с барьером материал, расположенный между барьером и коллектором, для предотвращения обратной утечки электронов.

11. Устройство по п.1, в котором барьер содержит Si, Ge n-типа, Ge р-типа, GaAs n-типа, InAs n-типа, GaSb n-типа, InSb n-типа, Sb, PbS n-типа, PbSe n-типа, Cu₂O р-типа, Se p-типа, CDs n-типа, DySi₂, IrSi₃, Hg_xCd_x-1, Те, Ge р-типа, аморфный В, LaB₆, YbB₆, Pd₂Si, PbTe n-типа, GaAs р-типа, InP n-типа, или их комбинации.

12. Устройство по п.1, в котором барьер является барьером с резонансным туннелированием.

13. Устройство по п.12, в котором упомянутый барьер с резонансным туннелированием содержит два или более барьеров с промежутком между ними, позволяющим электронам образовать стоячую волну.

14. Устройство по п.1, в котором барьер является подвижным барьером.

15. Устройство по п.14, в котором упомянутый подвижный барьер содержит микросферы, микропроволоку или неподвижные столбики.

16. Устройство по п.1, в котором барьер содержит диэлектрик.

17. Устройство по п.16, в котором упомянутый диэлектрик является аморфным Al₂O₃ или SiO₂.

18. Устройство по п.1, в котором барьер содержит первый проводящий или легированный слой, слой полупроводника n-типа, слой полупроводника р-типа и второй проводящий или легированный слой.

19. Устройство по п.1, в котором барьер содержит первый проводящий или легированный слой, слой полупроводника n-типа и второй проводящий или легированный слой.

20. Устройство по п.1, в котором барьер содержит первый проводящий или легированный слой, слой полупроводника р-типа и второй проводящий или легированный слой.

21. Устройство по п.1, в котором один или несколько частичных поверхностных контактов имеют форму точечных контактов.

22. Устройство по п.1, в котором один или несколько частичных поверхностных контактов являются контактами в форме параболы, эллипса, криволинейными контактами или их комбинацией.

23. Устройство по п.1, в котором один или несколько частичных поверхностных контактов содержит нанотрубки, частицы, дендриты или их комбинации.

24. Устройство по п.1, в котором изоляционный промежуток содержит вакуум или непроводящий газ.

25. Устройство по п.1, в котором эмиттер соединен с тепловой нагрузкой, и между эмиттером и коллектором приложен электрический потенциал, а не нагрузка, при этом коллектор дополнительно содержит обратную поверхность, действующую в качестве теплообменника.

26. Устройство по п.1, которое содержит электрическую нагрузку, подключенную к эмиттеру и коллектору.

27. Способ изготовления твердотельного термоэлектронного преобразователя для преобразования теплоты в электричество, заключающийся в том, что используют электро- и теплопроводящий эмиттер электронов, используют электро- и теплопроводящий коллектор электронов для приема электронов с эмиттера, формируют барьер, расположенный между эмиттером и коллектором, для фильтрации электронов высокой энергии, переносимых с эмиттера на коллектор, формируют один или несколько электро- и теплопроводящих частичных поверхностных контактов, выполненных заодно с эмиттером, барьером или коллектором и расположенных между эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией и в тесном контакте с ними, формируют тепло- и электроизоляционный промежуток рядом с частичными поверхностными контактами, и эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией.

28. Способ по п.27, в котором эмиттер соединяют с тепловой нагрузкой, и между эмиттером и коллектором прикладывают электрический потенциал, а не нагрузку, при этом коллектор дополнительно содержит обратную поверхность, действующую в качестве теплообменника.

29. Способ по п.27, в котором устанавливают электрическую нагрузку, которую подключают к эмиттеру и коллектору.