RU2011138074A - Термоэлектрическое устройство - Google Patents

Термоэлектрическое устройство Download PDF

Info

Publication number
RU2011138074A
RU2011138074A RU2011138074/28A RU2011138074A RU2011138074A RU 2011138074 A RU2011138074 A RU 2011138074A RU 2011138074/28 A RU2011138074/28 A RU 2011138074/28A RU 2011138074 A RU2011138074 A RU 2011138074A RU 2011138074 A RU2011138074 A RU 2011138074A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solder
thermoelectric device
carrier layer
semiconductor elements
doped
Prior art date
Application number
RU2011138074/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2543697C2 (ru
Inventor
Зигрид ЛИМБЕК
Рольф БРЮКК
Original Assignee
Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх filed Critical Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх
Publication of RU2011138074A publication Critical patent/RU2011138074A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2543697C2 publication Critical patent/RU2543697C2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat the device being thermoelectric generators
    • 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
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

1. Термоэлектрическое устройство (1), по меньшей мере имеющее:- по меньшей мере один модуль (2) с первым несущим слоем (3) и вторым несущим слоем (4),- промежуточное пространство (5) между первым несущим слоем (3) и вторым несущим слоем (4),- электроизолирующий слой (6) на первом несущем слое (3) и втором несущем слое (4) с их обращенной к промежуточному пространству (5) стороны и- множество легированных примесями р-типа и легированных примесями n-типа полупроводниковых элементов (7), которые расположены в чередующейся последовательности в промежуточном пространстве (5) между электроизолирующими слоями (6) и попеременно электрически соединены между собой.2. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1, в котором материал по меньшей мере одного несущего слоя (3, 4) содержит или представляет собой пластмассу.3. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором по меньшей мере часть полупроводниковых элементов (7) выполнена кольцеобразной формы и наружной боковой поверхностью (8) и внутренней боковой поверхностью (9) соединена с электроизолирующим слоем (6).4. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором легированные примесями р-типа и легированные примесями n-типа полупроводниковые элементы (7) электрически соединены между собой на электроизолирующем слое (6) припоем (10), при этом соблюдается по меньшей мере одно из следующих условий:а) легированные примесями р-типа и легированные примесями n-типа полупроводниковые элементы (7) имеют равновеликие токопередающие площадки (11),б) припой (10) имеет толщину (12) при соотношении между высотой (13) полупроводниковых элементов (7) и этой толщиной (12) припоя более 5:1 ив) припой (10) представляет собой

Claims (13)

1. Термоэлектрическое устройство (1), по меньшей мере имеющее:
- по меньшей мере один модуль (2) с первым несущим слоем (3) и вторым несущим слоем (4),
- промежуточное пространство (5) между первым несущим слоем (3) и вторым несущим слоем (4),
- электроизолирующий слой (6) на первом несущем слое (3) и втором несущем слое (4) с их обращенной к промежуточному пространству (5) стороны и
- множество легированных примесями р-типа и легированных примесями n-типа полупроводниковых элементов (7), которые расположены в чередующейся последовательности в промежуточном пространстве (5) между электроизолирующими слоями (6) и попеременно электрически соединены между собой.
2. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1, в котором материал по меньшей мере одного несущего слоя (3, 4) содержит или представляет собой пластмассу.
3. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором по меньшей мере часть полупроводниковых элементов (7) выполнена кольцеобразной формы и наружной боковой поверхностью (8) и внутренней боковой поверхностью (9) соединена с электроизолирующим слоем (6).
4. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором легированные примесями р-типа и легированные примесями n-типа полупроводниковые элементы (7) электрически соединены между собой на электроизолирующем слое (6) припоем (10), при этом соблюдается по меньшей мере одно из следующих условий:
а) легированные примесями р-типа и легированные примесями n-типа полупроводниковые элементы (7) имеют равновеликие токопередающие площадки (11),
б) припой (10) имеет толщину (12) при соотношении между высотой (13) полупроводниковых элементов (7) и этой толщиной (12) припоя более 5:1 и
в) припой (10) представляет собой элемент из группы, включающей активный припой и серебряный припой.
5. Термоэлектрическое устройство (1) по п.3, в котором легированные примесями р-типа и легированные примесями n-типа полупроводниковые элементы (7) электрически соединены между собой на электроизолирующем слое (6) припоем (10), при этом соблюдается по меньшей мере одно из следующих условий:
а) легированные примесями р-типа и легированные примесями n-типа полупроводниковые элементы (7) имеют равновеликие токопередающие площадки (11),
б) припой (10) имеет толщину (12) при соотношении между высотой (13) полупроводниковых элементов (7) и этой толщиной (12) припоя более 5:1 и
в) припой (10) представляет собой элемент из группы, включающей активный припой и серебряный припой.
6. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором между первым несущим слоем (3) и полупроводниковым элементом (7) и между вторым несущим слоем (4) и полупроводниковым элементом (7) имеются разновеликие первая (15), соответственно вторая (16) контактные поверхности через промежуточный электроизолирующий слой (6) при соотношении между площадью первой контактной поверхности (15) и площадью второй контактной поверхности (16), достигающем 1:3.
7. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором полезный объем (17) модуля (2), определяемый как отношение суммы объемов (18) полупроводниковых элементов (7) в модуле (2) к его замкнутому объему (19), превышает 90%.
8. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором полупроводниковые элементы (7) имеют на своих обращенных друг к другу боковых поверхностях (20) электрическую изоляцию (21), которая образована прежде всего слоем слюды или керамики.
9. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором соотношение между высотой (13) полупроводниковых элементов (7) и толщиной (26) электроизолирующего слоя (6) превышает 8:1.
10. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором первый несущий слой (3) имеет по меньшей мере один осевой компенсационный элемент (29), компенсирующий тепловое расширение (30) модуля (2) в осевом направлении (31).
11. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, в котором по меньшей мере один модуль (2) имеет по меньшей мере один осевой компенсационный элемент (29), образуемый по меньшей мере несколькими расположенными наклонно к осевому направлению (31) полупроводниковыми элементами (7), благодаря чему обеспечивается по меньшей мере частичное преобразование теплового расширения (30) модуля (2) в осевом направлении (31) в его тепловое расширение (30) в радиальном направлении (44).
12. Термоэлектрическое устройство (1) по п.1 или 2, которое позволяет компоновать его из по меньшей мере одного множества модулей (2) путем их соединения между собой в осевом направлении (31).
13. Автомобиль (34), который имеет двигатель (35) внутреннего сгорания, систему (36) выпуска отработавших газов (ОГ), охлаждающий контур (37) и множество термоэлектрических устройств (1) по одному из пп.1-12, у которых первый несущий слой (3) соединен с горячей стороной (38), а второй несущий слой (4) соединен с холодной стороной (39), и в котором система (36) выпуска ОГ соединена с горячей стороной (38), а охлаждающий контур (37) соединен с холодной стороной (39).
RU2011138074/28A 2009-02-19 2010-01-27 Термоэлектрическое устройство RU2543697C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009009586A DE102009009586A1 (de) 2009-02-19 2009-02-19 Thermoelektrische Vorrichtung
DE102009009586.1 2009-02-19
PCT/EP2010/050884 WO2010094533A2 (de) 2009-02-19 2010-01-27 Thermoelektrische vorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011138074A true RU2011138074A (ru) 2013-06-10
RU2543697C2 RU2543697C2 (ru) 2015-03-10

Family

ID=42342525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011138074/28A RU2543697C2 (ru) 2009-02-19 2010-01-27 Термоэлектрическое устройство

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9184365B2 (ru)
EP (1) EP2399303B1 (ru)
JP (1) JP5711152B2 (ru)
KR (1) KR101308257B1 (ru)
CN (1) CN102318097B (ru)
DE (1) DE102009009586A1 (ru)
RU (1) RU2543697C2 (ru)
WO (1) WO2010094533A2 (ru)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011019078A1 (ja) * 2009-08-13 2011-02-17 独立行政法人産業技術総合研究所 フレキシブル熱電発電デバイスの高速製造方法
DE102010012629A1 (de) * 2010-03-24 2011-09-29 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung umfassend einen Katalysatorträgerkörper und einen thermoelektrischen Generator angeordnet in einem Gehäuse
DE102010044803A1 (de) 2010-09-09 2012-03-15 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Thermoelektrisches Modul für einen thermoelektrischen Generator eines Fahrzeugs mit einem Dichtelement
DE102010050395A1 (de) * 2010-11-03 2012-05-03 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Thermoelektrisches Modul für einen thermoelektrischen Generator eines Fahrzeugs
DE102011008377A1 (de) * 2011-01-12 2012-07-12 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Thermoelektrisches Material und Verfahren zur Herstellung
DE102011008378A1 (de) * 2011-01-12 2012-07-12 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Thermoelektrisches Modul mit Mitteln zur Kompensation einer Wärmeausdehnung
DE102011009428A1 (de) 2011-01-26 2012-07-26 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Thermoelektrisches Modul mit einer Wärmeleitschicht
DE102011081313A1 (de) * 2011-08-22 2013-02-28 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmetauscher und Wärmetauschsystem für ein Fahrzeug
DE102012000763A1 (de) * 2012-01-18 2013-07-18 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Halbleiterelement und Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen thermoelektrischen Moduls
CN104115294B (zh) * 2012-02-27 2016-11-23 Kelk株式会社 热电模块、热电发电装置以及热电发电器
JP5915356B2 (ja) * 2012-04-24 2016-05-11 株式会社デンソー 熱電子発電素子
DE102012207612B4 (de) * 2012-05-08 2016-09-29 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Wärmetauscher
DE102012104809A1 (de) * 2012-06-04 2013-12-05 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Bauelements sowie ein thermoelektrisches Bauelement
DE102013219541B4 (de) * 2013-09-27 2019-05-09 Evonik Degussa Gmbh Verbessertes Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung thermoelektrischer Bauelemente
DE102015107240B8 (de) * 2014-05-09 2022-05-19 Analog Devices, Inc. Thermoelektrischer Energiesammler im Wafermaßstab und Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Sammlers
JP6549699B2 (ja) * 2014-08-12 2019-07-24 ボード オブ トラスティーズ オブ ミシガン ステート ユニバーシティ 装置
DE102014219855A1 (de) * 2014-09-30 2016-03-31 Mahle International Gmbh Thermoelektrische Vorrichtung
KR101673693B1 (ko) * 2014-11-07 2016-11-07 현대자동차주식회사 차량용 열전 발전 구조
RU2573608C1 (ru) * 2014-11-14 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Термоэлектрическая батарея
CN105810807B (zh) * 2014-12-31 2019-01-29 中国科学院上海硅酸盐研究所 环形构造热电器件
CN104929742A (zh) * 2015-06-23 2015-09-23 张伟飞 一种汽车尾气发电装置
DK3196951T3 (en) 2016-01-21 2019-01-21 Evonik Degussa Gmbh RATIONAL PROCEDURE FOR POWDER METAL SURGICAL MANUFACTURING THERMOELECTRIC COMPONENTS
JP6702019B2 (ja) * 2016-06-22 2020-05-27 株式会社ジェイテクト 半導体装置
US20180054858A1 (en) * 2016-08-16 2018-02-22 Ford Global Technologies, Llc Thermally conductive skin
CN110366785B (zh) * 2017-03-03 2020-10-16 Iee国际电子工程股份公司 热电装置
CN108447974B (zh) * 2018-01-17 2020-04-07 南京航空航天大学 一种倾斜型热电元件及其组成的倾斜型热电组件
KR102383438B1 (ko) * 2018-06-26 2022-04-07 현대자동차주식회사 열전 변환 모듈 및 그를 포함하는 차량
CN109065700B (zh) * 2018-07-17 2020-05-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种环形热电发电器件的制备方法
CN109065697B (zh) * 2018-07-17 2020-08-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种环形热电发电器件
CN110718624A (zh) * 2019-08-27 2020-01-21 天津大学 Tdc芯片帕尔贴效应降温装置和方法

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE669966C (de) * 1935-08-23 1939-01-07 Richard V Dallwitz Wegner Dr Thermosaeule
GB874660A (en) * 1958-11-18 1961-08-10 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to thermoelectric devices
US3231965A (en) * 1961-08-30 1966-02-01 Gen Dynamics Corp Method of forming an insulating bond
US3243869A (en) * 1962-11-27 1966-04-05 Westinghouse Electric Corp Process for producing thermoelectric elements
US3400452A (en) * 1963-05-21 1968-09-10 Westinghouse Electric Corp Process for producing thermoelectric elements
US3650844A (en) * 1968-09-19 1972-03-21 Gen Electric Diffusion barriers for semiconductive thermoelectric generator elements
GB1464843A (en) * 1975-01-09 1977-02-16 Markman M A Tubular thermoelectric generator module
US4095998A (en) * 1976-09-30 1978-06-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Thermoelectric voltage generator
IL85389A (en) * 1988-02-10 1991-06-10 Israel Atomic Energy Comm Thermoelectric devices
JPH0529667A (ja) * 1991-07-19 1993-02-05 Hitachi Ltd 熱電変換モジユール
US5228923A (en) * 1991-12-13 1993-07-20 Implemed, Inc. Cylindrical thermoelectric cells
JP2817510B2 (ja) * 1992-04-23 1998-10-30 ダイキン工業株式会社 サーモモジュール
JP3388841B2 (ja) * 1993-09-17 2003-03-24 株式会社ワイ・ワイ・エル 熱発電装置
JP3188070B2 (ja) * 1993-10-07 2001-07-16 三菱重工業株式会社 熱電発電モジュール
NZ324269A (en) * 1995-12-15 1999-06-29 Climcon As A heat exchanger device for an air conditioning system
JP3676504B2 (ja) * 1996-07-26 2005-07-27 本田技研工業株式会社 熱電モジュール
US6194816B1 (en) * 1996-11-19 2001-02-27 Miyota Co., Ltd. Piezoelectric vibrator
RU2158988C1 (ru) * 1997-06-17 2000-11-10 Лушкина Тамара Леонидовна Термоэлектрический модуль
JP2000164942A (ja) * 1998-11-25 2000-06-16 Matsushita Electric Works Ltd 熱電モジュール
JP2000232244A (ja) * 1999-02-09 2000-08-22 Nissan Motor Co Ltd 熱電発電装置
JP2002118295A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Sumitomo Special Metals Co Ltd 熱電変換材料とその製造方法並びに熱電変換素子
JP2003273410A (ja) * 2002-03-19 2003-09-26 Citizen Watch Co Ltd 熱電素子とその製造方法
JP2003282972A (ja) * 2002-03-25 2003-10-03 Citizen Watch Co Ltd 熱電素子
JP2004153128A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Matsushita Refrig Co Ltd 熱電モジュール
US7100369B2 (en) * 2003-05-06 2006-09-05 Denso Corporation Thermoelectric generating device
CN100397671C (zh) * 2003-10-29 2008-06-25 京瓷株式会社 热电换能模块
JP4423989B2 (ja) * 2004-02-05 2010-03-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の熱電発電装置
JP2006138296A (ja) * 2004-11-15 2006-06-01 Toyota Motor Corp 排熱回収装置
JP2006190916A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Saitama Prefecture 熱電素子における接合電極の形成方法及び多孔体熱電素子
JP2006294738A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Hitachi Metals Ltd 管状熱電モジュールおよびそれを用いた熱電変換装置並びに管状熱電モジュールの製造方法
JP4905877B2 (ja) * 2005-11-29 2012-03-28 独立行政法人産業技術総合研究所 コジェネレーションシステム及びその運転方法
JP4266228B2 (ja) * 2006-03-24 2009-05-20 株式会社東芝 熱電変換モジュールおよびその製造方法
DE102006039024A1 (de) * 2006-08-19 2008-02-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Thermogenerator
WO2008111218A1 (ja) * 2007-03-15 2008-09-18 Ibiden Co., Ltd. 熱電変換装置
JP2008277584A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Yamaha Corp 熱電用基板部材、熱電モジュール及びそれらの製造方法
DE102009039228A1 (de) * 2009-08-28 2011-03-03 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Thermoelektrische Vorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
EP2399303B1 (de) 2015-03-18
CN102318097B (zh) 2016-06-15
RU2543697C2 (ru) 2015-03-10
EP2399303A2 (de) 2011-12-28
DE102009009586A1 (de) 2010-08-26
KR101308257B1 (ko) 2013-09-13
JP2012518287A (ja) 2012-08-09
US9184365B2 (en) 2015-11-10
WO2010094533A2 (de) 2010-08-26
WO2010094533A3 (de) 2011-08-04
US20110314798A1 (en) 2011-12-29
CN102318097A (zh) 2012-01-11
KR20110126706A (ko) 2011-11-23
JP5711152B2 (ja) 2015-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2011138074A (ru) Термоэлектрическое устройство
JP4305252B2 (ja) 排熱回収装置
RU2563550C2 (ru) Полупроводниковый элемент для термоэлектрического модуля и способ его изготовления
RU2012111984A (ru) Термоэлектрическое устройство
US20100193000A1 (en) Thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy
JP5737151B2 (ja) 熱電発電装置
RU2011109079A (ru) Термоэлектрическое устройство
US20140216514A1 (en) Thermoelectric module and device, particularly for generating an electric current in a motor vehicle
RU2575942C2 (ru) Термоэлектрический модуль со средствами компенсации теплового расширения
JP6405130B2 (ja) 熱電発電装置
JP2010245265A (ja) 熱電モジュール
RU2013143529A (ru) Термоэлектрическое устройство
JP2006237146A (ja) 熱電変換用カスケードモジュール
KR20110077492A (ko) 발전용 열전 모듈 및 그 제조 방법
RU2013143201A (ru) Термоэлектрический модуль для термоэлектрического генератора автомобиля
RU2014120671A (ru) Термоэлемент и способ его изготовления
JP5954103B2 (ja) 熱電発電装置
RU2568078C2 (ru) Термоэлектрический модуль для термоэлектрического генератора автомобиля
RU2537097C2 (ru) Устройство для генерирования электрической энергии из теплопроводного материала
US20160329477A1 (en) Thermoelectric device, in particular intended for generating an electric current in an automotive vehicle
JP2015164391A (ja) 熱電発電装置
US20190252593A1 (en) Thermoelectric conversion device and manufacturing method thereof
KR101845360B1 (ko) 열전 변환 모듈
CN107623464A (zh) 温差发电器
US20200028058A1 (en) Thermoelectric conversion device