RU2005131609A - Твердотельный преобразователь энергии - Google Patents
Твердотельный преобразователь энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2005131609A RU2005131609A RU2005131609/28A RU2005131609A RU2005131609A RU 2005131609 A RU2005131609 A RU 2005131609A RU 2005131609/28 A RU2005131609/28 A RU 2005131609/28A RU 2005131609 A RU2005131609 A RU 2005131609A RU 2005131609 A RU2005131609 A RU 2005131609A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- energy converter
- state energy
- solid state
- converter according
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims 29
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 13
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 7
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 4
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 238000001803 electron scattering Methods 0.000 claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 2
- 102000010410 Nogo Proteins Human genes 0.000 claims 1
- 108010077641 Nogo Proteins Proteins 0.000 claims 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
Claims (36)
1. Твердотельный преобразователь энергии с проводимостью n-типа, характеризующийся тем, что он содержит зону эмиттера, находящуюся в тепловой связи с горячей поверхностью теплообменника и зону, включающую зону n-типа с концентрацией n* донора, предназначенную для эмиссии электронов, запрещенную зону полупроводника, легированную донорной примесью n-типа, находящуюся в электрической и тепловой связи с зоной эмиттера, барьерный слой р-типа с концентрацией р* акцептора, расположенный между зоной эмиттера и запрещенной зоной, причем барьерный слой имеет конфигурацию, обеспечивающую наличие потенциального барьера и разрыва между уровнями Ферми зоны эмиттера и запрещенной зоны.
2. Твердотельный преобразователь энергии по п.1, характеризующийся тем, что он содержит зону коллектора, находящуюся в тепловой связи с холодной поверхностью теплообменника.
3. Твердотельный преобразователь энергии по п.2, характеризующийся тем, что запрещенная зона находится в электрической и тепловой связи с зоной коллектора.
4. Твердотельный преобразователь энергии по п.2, характеризующийся тем, что он содержит первый омический контакт, находящийся в электрической связи с зоной эмиттера.
5. Твердотельный преобразователь энергии по п.4, характеризующийся тем, что он содержит второй омический контакт, находящийся в электрической связи с зоной коллектора.
6. Твердотельный преобразователь энергии по п.5, характеризующийся тем, что первый и второй электрические контакты замыкают электрическую цепь через внешнюю нагрузку для преобразования тепловой энергии в электрическую.
7. Твердотельный преобразователь энергии по п.5, характеризующийся тем, что первый и второй электрические контакты замыкают электрическую цепь через внешний источник энергии для преобразования электрической энергии в холод.
8. Твердотельный преобразователь энергии по п.1, характеризующийся тем, что зона эмиттера содержит металл или сильно легированный полупроводник.
9. Твердотельный преобразователь энергии по п.1, характеризующийся тем, что запрещенная зона имеет ширину равную, по меньшей мере, 1-й длине рассеяния носителей заряда.
10. Твердотельный преобразователь энергии по п.1, характеризующийся тем, что запрещенная зона имеет ширину равную, по меньшей мере, 5-ти длинам рассеяния носителей заряда.
11. Твердотельный преобразователь энергии по п.1, характеризующийся тем, что запрещенная зона разделена на части и содержит первый слой из полупроводникового материала и второй слой из металла или другого полупроводникового материала.
12. Твердотельный преобразователь энергии по п.1, характеризующийся тем, что концентрация р* легирующей примеси в барьерном слое р-типа относится к концентрации легирующей n-примеси в запрещенной зоне как рi>ni (m*р/m*n), где m*р - эффективная масса дырок, m*n - эффективная масса электронов, а индексом i обозначена ионизированная фракция носителей заряда при заданной температуре.
13. Твердотельный преобразователь энергии по п.2, характеризующийся тем, что зона коллектора включает дополнительный барьерный слой для инжекции с концентраций р** носителей заряда, который примыкает к запрещенной зоне и предназначен для уменьшения термоэлектрической составляющей обратного потока.
14. Твердотельный преобразователь энергии по п.2, характеризующийся тем, что зона коллектора содержит дополнительный компенсированный слой с концентрацией р* акцептора, служащий в качестве запирающего слоя на холодной стороне преобразователя, при этом концентрация акцептора такая же, что и концентрация донора в запрещенной зоне.
15. Твердотельный преобразователь энергии по п.2, характеризующийся тем, что зона коллектора включает два слоя р-типа, один слой с концентрацией р* носителей заряда, служащий в качестве запирающего слоя на холодной стороне преобразователя, и другой слой с концентрацией р** носителей, служащий в качестве дополнительного барьерного слоя для инжекции, примыкающий к запрещенной зоне и предназначенный для уменьшения термоэлектрической составляющей обратного тока.
16. Твердотельный преобразователь энергии по п.13, характеризующийся тем, что соотношение между концентрацией р** легирующей примеси дополнительного барьерного слоя для инжекции и концентрацией легирующей примеси n-типа определяется неравенством рi>ni (m*p/m*n), где m*р - эффективная масса дырок, m*n - эффективная масса электронов, а индексом i обозначена ионизированная фракция носителей заряда при заданной температуре.
17. Твердотельный преобразователь энергии с проводимостью n-типа, содержащий зону эмиттера, находящуюся в тепловой связи с горячей поверхностью теплообменника и представляющую собой область n-типа с концентрацией n* донора, предназначенную для эмиссии электронов, барьерный слой р-типа с концентрацией р* акцептора, примыкающий к зоне эмиттера и имеющий конфигурацию, обеспечивающую наличие потенциального барьера и разрыва уровней Ферми, и запрещенную зону, разделенную на части, примыкающую к барьерному слою р-типа и содержащую первый слой из полупроводникового материала и второй слой из металла или другого сильно легированного полупроводникового материала с концентрацией примеси n, уменьшающей плотность теплового потока.
18. Твердотельный преобразователь энергии по п.17, характеризующийся тем, что он содержит первый омический контакт, находящийся в электрической связи с зоной эмиттера.
19. Твердотельный преобразователь энергии по п.17, характеризующийся тем, что он содержит второй омический контакт, находящийся в электрической связи с запрещенной зоной.
20. Твердотельный преобразователь энергии по п.17, характеризующийся тем, что первый слой имеет ширину равную, по меньшей мере, одной длине рассеяния электронов.
21. Твердотельный преобразователь энергии по п.1, характеризующийся тем, что ширина первого слоя составляет, по меньшей мере, 5 длин рассеяния электронов.
22. Твердотельный преобразователь энергии с проводимостью р-типа, содержащий зону эмиттера, находящуюся в тепловой связи с горячей поверхностью теплообменника и включающую область р-типа с концентрацией р* акцептора, предназначенную для эмиссии дырок, запрещенную зону из полупроводника, легированного донором р-типа, находящуюся в электрической и тепловой связи с зоной эмиттера, и барьерный слой n-типа с концентрацией р* донора, расположенный между зоной эмиттера и запрещенной зоной и имеющий конфигурацию, обеспечивающую наличие потенциального барьера и разрыва уровня Ферми между зоной эмиттера и запрещенной зоной.
23. Твердотельный преобразователь энергии по п.22, характеризующийся тем, что он содержит зону коллектора, находящуюся в тепловой связи с холодной поверхностью теплообменника.
24. Твердотельный преобразователь энергии по п.23, характеризующийся тем, что запрещенная зона находится в электрической и тепловой связи с зоной коллектора.
25. Твердотельный преобразователь энергии по п.23, характеризующийся тем, что он содержит первый омический контакт, находящийся в электрической связи с зоной эмиттера.
26. Твердотельный преобразователь энергии по п.25, характеризующийся тем, что он содержит второй омический контакт, находящийся в электрической связи с зоной коллектора.
27. Твердотельный преобразователь энергии по п.26, характеризующийся тем, что первый и второй электрические контакты замыкают электрическую цепь через внешнюю нагрузку для преобразования тепловой энергии в электрическую.
28. Твердотельный преобразователь энергии по п.26, характеризующийся тем, что первый и второй электрические контакты замыкают электрическую цепь через внешний источник энергии для преобразования электрической энергии в холод.
29. Твердотельный преобразователь энергии по п.22, характеризующийся тем, что запрещенная зона имеет ширину, равную, по меньшей мере, одной длине рассеяния носителей заряда.
30. Твердотельный преобразователь энергии по п.22, характеризующийся тем, что запрещенная зона имеет ширину, равную, по меньшей мере, 5-ти длинам рассеяния носителей заряда.
31. Твердотельный преобразователь энергии, включающий в себя термобатарею на диодах, содержащую первый диод со структурой n*/р/n на горячей стороне преобразователя и большое количество диодов, имеющих такую же структуру, что и первый диод, которая оканчивается на холодной стороне преобразователя слоем n*.
32. Твердотельный преобразователь энергии, содержащий первый диод со структурой n*/р/n/рс на горячей стороне преобразователя и большое количество диодов, имеющих такую же структуру, что и первый диод, которая оканчивается на холодной стороне преобразователя слоем n*.
33. Твердотельный преобразователь энергии, содержащий первый диод со структурой n*/р/n/рi на горячей стороне преобразователя и большое количество диодов, имеющих такую же структуру, что и первый диод, которая оканчивается на холодной стороне преобразователя слоем n*.
34. Твердотельный преобразователь энергии, содержащий первый диод со структурой n*/р/n/рi/рс на горячей стороне преобразователя и большое количество диодов, имеющих такую же структуру, что и первый диод, которая оканчивается на холодной стороне преобразователя слоем n*.
35. Способ преобразования тепловой энергии в электрическую или электрической энергии в холод, включающий в себя инжектирование носителей заряда в запрещенную зону n-типа из сильно легированной зоны n* эмиттера через барьерный слой р-типа, размещенный между зоной эмиттера и запрещенной зоной, обеспечение разрывности уровней Ферми и образование потенциального барьера для разделения электронов по энергии.
36. Способ преобразования тепловой энергии в электрическую или электрической энергии в холод, включающий в себя инжектирование носителей заряда в запрещенную зону р-типа из сильно легированной зоны р* эмиттера через барьерный слой n-типа, размещенный между зоной эмиттера и запрещенной зоной, обеспечение разрыва уровней Ферми и образование потенциального барьера для разделения электронов по энергии.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US45451103P | 2003-03-13 | 2003-03-13 | |
| US60/454,511 | 2003-03-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005131609A true RU2005131609A (ru) | 2006-02-20 |
| RU2336598C2 RU2336598C2 (ru) | 2008-10-20 |
Family
ID=33029886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005131609/28A RU2336598C2 (ru) | 2003-03-13 | 2004-03-15 | Твердотельный преобразователь энергии (варианты) и способ преобразования тепловой энергии в электрическую или электрической в холод (варианты) |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1611617B1 (ru) |
| JP (1) | JP4939928B2 (ru) |
| KR (1) | KR101003059B1 (ru) |
| CN (1) | CN100539197C (ru) |
| AU (1) | AU2004220800B2 (ru) |
| CA (1) | CA2518177C (ru) |
| IL (1) | IL170684A (ru) |
| RU (1) | RU2336598C2 (ru) |
| WO (1) | WO2004084272A2 (ru) |
| ZA (1) | ZA200507090B (ru) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7109408B2 (en) | 1999-03-11 | 2006-09-19 | Eneco, Inc. | Solid state energy converter |
| JP4830383B2 (ja) * | 2005-07-19 | 2011-12-07 | 大日本印刷株式会社 | コアシェル型ナノ粒子および熱電変換材料 |
| US8053947B2 (en) * | 2005-12-14 | 2011-11-08 | Kriisa Research, Inc. | Device for converting thermal energy into electrical energy |
| JP4817243B2 (ja) * | 2006-05-17 | 2011-11-16 | 学校法人神奈川大学 | ペルチェモジュール及びその製造方法 |
| US7663053B2 (en) * | 2007-01-05 | 2010-02-16 | Neokismet, Llc | System and method for using pre-equilibrium ballistic charge carrier refraction |
| RU2456699C1 (ru) * | 2011-04-04 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Блок термоэлектрических преобразователей со щелочным металлом |
| RU2456698C1 (ru) * | 2011-04-04 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Термоэлектрический преобразователь со щелочным металлом |
| CA2840059C (en) * | 2011-07-20 | 2020-04-21 | Hiroaki Nakaya | Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion power generation device |
| US9847407B2 (en) | 2011-11-16 | 2017-12-19 | Skyworks Solutions, Inc. | Devices and methods related to a gallium arsenide Schottky diode having low turn-on voltage |
| US9461153B2 (en) | 2011-11-16 | 2016-10-04 | Skyworks Solutions, Inc. | Devices and methods related to a barrier for metallization of a gallium based semiconductor |
| US9190595B2 (en) * | 2012-07-20 | 2015-11-17 | Qualcomm Incorporated | Apparatus and method for harvesting energy in an electronic device |
| US10510914B2 (en) | 2013-03-21 | 2019-12-17 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Transparent energy-harvesting devices |
| CN107851670B (zh) | 2015-04-27 | 2021-01-01 | 密歇根州立大学董事会 | 用于高电压有机和透明的太阳能电池的有机盐 |
| EA029915B1 (ru) * | 2016-08-26 | 2018-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Константа" | Преобразователь тепловой энергии окружающей среды в электрическую энергию |
| FR3073918B1 (fr) | 2017-11-21 | 2019-11-01 | Zodiac Aerotechnics | Dispositif anti-retour de fluide monobloc dans un aeronef et procede de fabrication d'un tel dispositif |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4649405A (en) * | 1984-04-10 | 1987-03-10 | Cornell Research Foundation, Inc. | Electron ballistic injection and extraction for very high efficiency, high frequency transferred electron devices |
| JP3582233B2 (ja) * | 1996-06-11 | 2004-10-27 | ダイキン工業株式会社 | 熱電変換素子 |
| US5955772A (en) * | 1996-12-17 | 1999-09-21 | The Regents Of The University Of California | Heterostructure thermionic coolers |
| JP3186659B2 (ja) * | 1997-09-03 | 2001-07-11 | ダイキン工業株式会社 | 熱電変換材料の製造方法および熱電変換材料 |
| JP4167761B2 (ja) * | 1998-08-14 | 2008-10-22 | 本田技研工業株式会社 | 熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
| WO2000033354A2 (en) * | 1998-11-20 | 2000-06-08 | The Regents Of The University Of California | High-efficiency heterostructure thermionic coolers |
| RU2233509C2 (ru) * | 1999-03-11 | 2004-07-27 | Энеко, Инк. | Гибридный термоэлектронный преобразователь энергии и способ |
| US6396191B1 (en) * | 1999-03-11 | 2002-05-28 | Eneco, Inc. | Thermal diode for energy conversion |
| JP2001217469A (ja) | 2000-02-04 | 2001-08-10 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 熱電変換素子とその製造方法 |
| JP4896336B2 (ja) * | 2000-03-06 | 2012-03-14 | マイクロパワー グローバル リミテッド | エネルギー変換のための熱ダイオード |
| US6779347B2 (en) * | 2001-05-21 | 2004-08-24 | C.P. Baker Securities, Inc. | Solid-state thermionic refrigeration |
| US6946596B2 (en) * | 2002-09-13 | 2005-09-20 | Kucherov Yan R | Tunneling-effect energy converters |
-
2004
- 2004-03-15 AU AU2004220800A patent/AU2004220800B2/en not_active Ceased
- 2004-03-15 KR KR1020057017148A patent/KR101003059B1/ko active IP Right Grant
- 2004-03-15 RU RU2005131609/28A patent/RU2336598C2/ru active
- 2004-03-15 WO PCT/US2004/007921 patent/WO2004084272A2/en active Application Filing
- 2004-03-15 EP EP20040757469 patent/EP1611617B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-15 CN CNB2004800076626A patent/CN100539197C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-15 CA CA2518177A patent/CA2518177C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-15 JP JP2006507217A patent/JP4939928B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-09-05 ZA ZA200507090A patent/ZA200507090B/en unknown
- 2005-09-06 IL IL170684A patent/IL170684A/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101003059B1 (ko) | 2010-12-22 |
| IL170684A (en) | 2011-01-31 |
| JP4939928B2 (ja) | 2012-05-30 |
| RU2336598C2 (ru) | 2008-10-20 |
| JP2006521698A (ja) | 2006-09-21 |
| EP1611617A4 (en) | 2008-10-29 |
| AU2004220800B2 (en) | 2009-06-11 |
| EP1611617B1 (en) | 2015-05-06 |
| CA2518177A1 (en) | 2004-09-30 |
| AU2004220800A1 (en) | 2004-09-30 |
| WO2004084272A2 (en) | 2004-09-30 |
| KR20050116143A (ko) | 2005-12-09 |
| CA2518177C (en) | 2016-10-18 |
| CN100539197C (zh) | 2009-09-09 |
| CN1768432A (zh) | 2006-05-03 |
| ZA200507090B (en) | 2006-06-28 |
| WO2004084272A3 (en) | 2004-12-16 |
| EP1611617A2 (en) | 2006-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2419919C2 (ru) | Термоэлектрический элемент | |
| RU2005131609A (ru) | Твердотельный преобразователь энергии | |
| US7569763B2 (en) | Solid state energy converter | |
| US7705398B2 (en) | Semiconductor device preventing recovery breakdown and manufacturing method thereof | |
| WO2001069657A3 (en) | Thermal diode for energy conversion | |
| US20110139203A1 (en) | Heterostructure thermoelectric generator | |
| KR20020093070A (ko) | 열전기 소자 | |
| CN104779278A (zh) | 双极半导体器件及其制造方法 | |
| RU2002126569A (ru) | Термоэлектрический преобразователь и способ преобразования тепловой энергии | |
| CN101855736B (zh) | 具有载流子注入的硅发光器件 | |
| JP2006521698A5 (ru) | ||
| Mastrapasqua et al. | Light-emitting transistor based on real-space transfer: electrical and optical properties | |
| JP3072753B2 (ja) | 半導体装置及び製造方法 | |
| KR20110000387A (ko) | 열전소자 | |
| CN105874610A (zh) | 光伏电池 | |
| KR102549143B1 (ko) | 반도체 열전 발전기 | |
| RU2701873C1 (ru) | Полупроводниковая структура многопереходного фотопреобразователя | |
| EA037133B1 (ru) | Термоэлектрический генератор | |
| CN113764553A (zh) | 一种半导体器件结构 | |
| EA041242B1 (ru) | Полупроводниковый термоэлектрический генератор | |
| Pavljuk et al. | Thermal conduction anisotropy of the diode structures | |
| KR19980035252A (ko) | 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 | |
| JPH06333873A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| KR20130061942A (ko) | 열전지수 향상을 위한 클래딩된 나노선을 이용한 열전 소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090529 |