RU2120684C1 - Semiconductor part and thermoelectric device - Google Patents

Semiconductor part and thermoelectric device Download PDF

Info

Publication number
RU2120684C1
RU2120684C1 RU97100200A RU97100200A RU2120684C1 RU 2120684 C1 RU2120684 C1 RU 2120684C1 RU 97100200 A RU97100200 A RU 97100200A RU 97100200 A RU97100200 A RU 97100200A RU 2120684 C1 RU2120684 C1 RU 2120684C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crystalline material
pair
parallel faces
semiconductor product
semiconductor
Prior art date
Application number
RU97100200A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97100200A (en
Inventor
Ю.М. Белов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НПО. КРИСТАЛЛ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "НПО. КРИСТАЛЛ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НПО. КРИСТАЛЛ"
Priority to RU97100200A priority Critical patent/RU2120684C1/en
Priority to TW087100190A priority patent/TW356639B/en
Priority to PCT/JP1998/000036 priority patent/WO1998031056A1/en
Priority to CN98800020A priority patent/CN1122320C/en
Priority to JP53074598A priority patent/JP4426651B2/en
Priority to KR1019980706847A priority patent/KR100299411B1/en
Priority to US09/125,048 priority patent/US6114052A/en
Priority to DE19880108T priority patent/DE19880108C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2120684C1 publication Critical patent/RU2120684C1/en
Publication of RU97100200A publication Critical patent/RU97100200A/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

FIELD: semiconductor engineering; thermoelectric devices depending for their operation on Peltier and Seebeck effects. SUBSTANCE: semiconductor part made of layer-structure crystalline material of type AV, BV1 with junction planes between layers is made in the form of polyhedron that has first pair of parallel faces and second pair of parallel faces which is in essence perpendicular to junction surfaces. The latter are inclined to parallel faces of first pair through maximum 7 deg. Parallel faces of first pair are formed by surfaces of crystalline material obtained as result of its crystallization and are not subjected to subsequent destruction treatment; parallel faces of second pair are produced by destruction treatment. Thermoelectric device incorporating at least one p-type semiconductor part made of first layer-structure crystalline material and at least one n-type layer-structure semiconductor part has each semiconductor part made in the form of bar whose first surface is connected to electrode and second and third surfaces are perpendicular to first surface. All layers of crystalline material used for manufacturing each semiconductor part are inclined through maximum 7 deg. to mentioned second and third surfaces. EFFECT: provision for maintaining electrical and thermal properties of device in case of cracking of any semiconductor part causing only negligible reduction in its strength. 4 cl, 9 dwg

Description

1. Область техники
Изобретение относится к полупроводниковой технике и, более конкретно, к полупроводниковым изделиям из кристаллических материалов с определенной структурой и к термоэлектрическим устройствам с такими полупроводниковыми изделиями и может быть использовано в термоэлектрических приборах, основанных на эффектах Пельтье и Зеебека.
1. The technical field
The invention relates to semiconductor technology and, more specifically, to semiconductor products from crystalline materials with a specific structure and to thermoelectric devices with such semiconductor products and can be used in thermoelectric devices based on Peltier and Seebeck effects.

2. Предшествующий уровень техники. 2. The prior art.

При создании термоэлектрических приборов, основанных на эффектах Пельтье и Зеебека - термоэлектрических генераторов, охлаждающих и нагревательных устройств - существует проблема обеспечения как хороших преобразующих свойств, так и достаточной их механической прочности. When creating thermoelectric devices based on the Peltier and Seebeck effects - thermoelectric generators, cooling and heating devices - there is a problem of providing both good transforming properties and their sufficient mechanical strength.

Используемые в известных термоэлектрических приборах известные полупроводниковые изделия с проводимостью p-типа и n-типа, изготовленные из кристаллических материалов типа AVBVI со слоистой структурой, имеющих плоскости спайности между слоями, и выполненные в форме многогранника, имеющего по меньшей мере одну пару параллельных граней, обладают существенной разницей прочностных, электрофизических и теплофизических свойств в разных направлениях относительно плоскостей спайности (см. A.D. Belava, S.A. Zavakin, V. S. Zemskov "Mechanical properties of Bi-Sb singe crystals solid solutions grown by Czachralski metod", XIV International Conference on Thermoelectrics Trancsactions, June 27-30, 1995, St. Petersburg, Russia, p. 37 - 41).Known semiconductor products with p-type and n-type conductivity used in known thermoelectric devices made of crystalline materials of type A V B VI with a layered structure having cleavage planes between layers and made in the form of a polyhedron having at least one pair of parallel faces, have a significant difference in strength, electrophysical and thermophysical properties in different directions relative to cleavage planes (see AD Belava, SA Zavakin, VS Zemskov "Mechanical properties of Bi-Sb singe crystals solid solutions gr own by Czachralski metod ", XIV International Conference on Thermoelectrics Trancsactions, June 27-30, 1995, St. Petersburg, Russia, p. 37 - 41).

Известные полупроводниковые изделия обладают низкой прочностью и могут растрескиваться по плоскостям спайности кристалллического материала под действием силовых и термических нагрузок, из-за чего возникают проблемы как при изготовлении термоэлектрических устройств с такими изделиями, так и при работе таких термоэлектрических устройств. Known semiconductor products have low strength and can crack along the cleavage planes of crystalline material under the action of power and thermal loads, which causes problems both in the manufacture of thermoelectric devices with such products and in the operation of such thermoelectric devices.

Известны также термоэлектрические устройства, содержащие по меньшей мере одно полупроводниковое изделие p-типа, изготовленное из первого кристаллического материала со слоистой структурой, по меньшей мере одно полупроводниковое изделие n-типа, изготовленное из второго кристаллического материала со слоистой структурой, и по меньшей мере один электрод, соединенный с обоими полупроводниковыми изделиями p-типа и n-типа (см. книгу "Термоэлектрические охладители" под ред. А.Л. Вайнера, Москва, изд. "Радио и связь", 1983, стр. 21, рис. 1.8). Also known are thermoelectric devices comprising at least one p-type semiconductor product made of a first crystalline material with a layered structure, at least one n-type semiconductor product made of a second crystalline material with a layered structure, and at least one electrode connected to both p-type and n-type semiconductor products (see the book "Thermoelectric Coolers" edited by A. L. Weiner, Moscow, ed. "Radio and Communication", 1983, p. 21, Fig. 1.8) .

Такие устройства на основе известных полупроводниковых изделий из-за низкой прочности последних не обладают оптимальным сочетанием прочностных, электрофизических и теплофизических свойств. Such devices based on well-known semiconductor products due to the low strength of the latter do not have the optimal combination of strength, electrophysical and thermophysical properties.

3. Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание полупроводниковых изделий, преимущественно для термоэлектрических устройств, и термоэлектрических устройств, и термоэлектрических устройств на основе таких полупроводниковых изделий, обладающих оптимальным сочетанием прочностных, электрофизических и теплофизических свойств.
3. Disclosure of invention
The present invention is the creation of semiconductor products, mainly for thermoelectric devices, and thermoelectric devices, and thermoelectric devices based on such semiconductor products having an optimal combination of strength, electrophysical and thermophysical properties.

Эта задача решена тем, что в полупроводниковом изделии, преимущественно для термоэлектрических устройств, изготовленном из кристаллического материала типа AVBVI со слоистой структурой, имеющего плоскости спайности между слоями, и выполненном в форме многогранника, имеющего по меньшей мере одну пару параллельных граней, согласно изобретению все плоскости спайности слоев кристаллического материала, из которого изготовлено изделие, расположены относительно указанных параллельных граней под углами не более чем 7o.This problem is solved in that in a semiconductor product, mainly for thermoelectric devices made of a crystalline material of type A V B VI with a layered structure, having cleavage planes between the layers, and made in the form of a polyhedron having at least one pair of parallel faces, according to the invention, all the cleavage planes of the layers of crystalline material from which the product is made, are located relative to these parallel faces at angles of not more than 7 o .

При таком выполнении полупроводникового изделия в случае его растрескивания по плоскости спайности слоев монокристалла или плоскостям спайности слоев блоков монокристаллов, из которых оно образовано, сохраняются его электрофизические и теплофизические свойства и незначительно уменьшается прочность устройства, в котором использовано такое полупроводниковое изделие, благодаря тому, что оно сохраняет способность передавать механические усилия. With this embodiment of the semiconductor product in the event of cracking along the cleavage plane of the single crystal layers or the cleavage planes of the layers of blocks of single crystals from which it is formed, its electrophysical and thermophysical properties are preserved and the strength of the device in which such a semiconductor product is slightly reduced due to the fact that it retains the ability to transmit mechanical forces.

Целесообразно, чтобы указанные параллельные грани полупроводникового изделия были образованы поверхностями кристаллического материала, полученными в результате его кристаллизации и свободными от последующей разрушающей обработки. Такое выполнение полупроводникового изделия дополнительно улучшает его прочностные, а также электрофизические и теплофизические свойства. It is advisable that these parallel faces of the semiconductor product were formed by the surfaces of the crystalline material obtained as a result of its crystallization and free from subsequent destructive processing. This embodiment of the semiconductor product further improves its strength, as well as electrophysical and thermophysical properties.

В одном варианте выполнения полупроводникового изделия каждая грань указанной пары параллельных граней может быть выполнена в виде прямоугольника. В этом случае размер одной из сторон указанного прямоугольника может быть по меньшей мере на порядок больше размера второй из сторон указанного прямоугольника, расположенного перпендикулярно первой стороне. In one embodiment of the semiconductor product, each face of the specified pair of parallel faces can be made in the form of a rectangle. In this case, the size of one of the sides of the specified rectangle can be at least an order of magnitude larger than the size of the second of the sides of the specified rectangle, perpendicular to the first side.

В другом варианте выполнения полупроводникового изделия каждая грань указанной пары параллельных граней может быть выполнена в виде трапеции. In another embodiment of the semiconductor product, each face of the specified pair of parallel faces can be made in the form of a trapezoid.

Полупроводниковое изделие может быть выполнено со второй парой граней, расположенных, по существу, перпендикулярно указанным плоскостям спайности слоев кристаллического материала. При этом грани второй пары могут быть образованы поверхностями кристаллического материала, полученными путем разрушающей обработки, например путем резания. Кроме того, по меньшей мере часть поверхности по меньшей мере одной из граней второй указанной пары может быть покрыта по меньшей мере одним электропроводным слоем. The semiconductor product can be made with a second pair of faces located essentially perpendicular to the specified cleavage planes of the layers of crystalline material. In this case, the faces of the second pair can be formed by the surfaces of the crystalline material obtained by destructive processing, for example, by cutting. In addition, at least a portion of the surface of at least one of the faces of the second specified pair may be coated with at least one electrically conductive layer.

Поставленная задача в отношении термоэлектрического устройства в целом решена тем, что в термоэлектрическом устройстве, содержащем по меньшей мере одно полупроводниковое изделие p-типа, изготовленное из первого кристаллического материала со слоистой структурой, по меньшей мере одно полупроводниковое изделие n-типа, изготовленное из второго кристаллического материала со слоистой структурой, и по меньшей мере один электрод, соединенный с обоими полупроводниковыми изделиями p-типа и n-типа, согласно изобретению все слои кристаллических материалов, из которых выполнены полупроводниковые изделия, взаимно расположены под углами не более чем 7o.The problem with the thermoelectric device as a whole is solved by the fact that in the thermoelectric device containing at least one p-type semiconductor product made of a first crystalline material with a layered structure, at least one n-type semiconductor product made of a second crystalline material with a layered structure, and at least one electrode connected to both p-type and n-type semiconductor products, according to the invention, all layers of crystalline m materials from which semiconductor products are made are mutually located at angles of not more than 7 o .

При таком выполнении термоэлектрического устройства в случае растрескивания любого полупроводникового изделия по границам слоев материала, из которого изготовлено это изделие, сохраняются электрофизические и теплофизические свойства устройства и незначительно уменьшается его прочность благодаря тому, что части полупроводникового изделия сохраняют способность передавать механические усилия. With this embodiment of the thermoelectric device, in the case of cracking of any semiconductor product along the boundaries of the layers of the material from which this product is made, the electrophysical and thermophysical properties of the device are preserved and its strength is slightly reduced due to the fact that parts of the semiconductor product retain the ability to transmit mechanical forces.

Целесообразно, чтобы в таком термоэлектрическом устройстве каждое полупроводниковое изделие p-типа и n-типа было выполнено в виде бруска, имеющего первую поверхность, соединенную с электродом, вторую и третью противолежащие поверхности, расположенные перпендикулярно первой указанной поверхности и имеющие каждая форму прямоугольника с соотношением длинн попарно противолежащих сторон, отличающимся по меньшей мере на порядок, и все слои кристаллического материала, из которого изготовлено каждое полупроводниковое изделие, были расположены относительно его второй и третьей указанных противолежащих поверхностей под углами не более чем 7o.It is advisable that in such a thermoelectric device each p-type and n-type semiconductor product is made in the form of a bar having a first surface connected to the electrode, a second and third opposite surfaces located perpendicular to the first specified surface and having each shape of a rectangle with a ratio of length in pairs of opposite sides, differing by at least an order of magnitude, and all layers of the crystalline material from which each semiconductor product is made were located us about its second and third of said opposing surfaces at angles of not more than 7 o.

Вышеуказанные полупроводниковое изделие и термоэлектрическое устройство связаны между собой единым изобретательским замыслом, обеспечивающим достижение оптимального сочетания прочностных, электрофизических и теплофизических свойств полупроводникового изделия и термоэлектрического устройства в целом. The aforementioned semiconductor product and thermoelectric device are interconnected by a single inventive concept, ensuring the optimal combination of strength, electrophysical and thermophysical properties of the semiconductor product and the thermoelectric device as a whole.

4. Краткое описание фигур чертежей. 4. A brief description of the drawings.

На приложенных чертежах показаны: на фиг. 1 - полупроводниковое изделие - общий вид, первый вариант; на фиг. 2 - вид по стрелке A на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез B-B на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез C-C на фиг. 2 в увеличенном масштабе; на фиг. 5 - полупроводниковое изделие - общий вид, второй вариант; на фиг. 6 - вид по стрелке D на фиг. 5; на фиг. 7 - термоэлектрическое устройство, вид сбоку; на фиг. 8 - разрез E-E на фиг. 7; на фиг. 9 - разрез F-F на фиг. 7. The accompanying drawings show: in FIG. 1 - semiconductor product - General view, the first option; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. one; in FIG. 3 is a section B-B in FIG. 2; in FIG. 4 is a section C-C in FIG. 2 on an enlarged scale; in FIG. 5 - semiconductor product - General view, the second option; in FIG. 6 is a view along arrow D in FIG. 5; in FIG. 7 - thermoelectric device, side view; in FIG. 8 is a section E-E in FIG. 7; in FIG. 9 is a sectional view F-F in FIG. 7.

5. Варианты осуществления изобретений
На фиг. 1 - 4 показан первый вариант осуществления полупроводникового изделия согласно изобретению. Как показано на фиг. 1, полупроводниковое изделие 1 имеет форму многогранника с парой параллельных граней 2, 3. Полупроводниковое изделие 1 изготовлено из кристаллического материала типа AVBVI, например из твердого раствора Bi - Te, имеющего состав с легирующими примесями или без них, обеспечивающий получение проводимости p-типа или n-типа. Полупроводниковое изделие 1 представляет собой обработанный монокристалл или блочный кристалл. Кристаллический материал, из которого изготовлено полупроводниковое изделие 1, имеет слоистую структуру с плоскостями спайности 41-4IV (фиг. 3 и 4) как между слоями внутри каждого монокристалла или блока, так и между кристаллическими блоками (на фиг. 3 и 4 условно показаны и обозначены только несколько плоскостей спайности 41 - 4IV из имеющихся в кристаллическом материале). Параллельные грани 2, 3 (фиг. 1 - 4) образованы поверхностями кристаллического материала, полученными в результате его кристаллизации и свободными от последующей разрушающей обработки, например путем резания или иного разрушения поверхностного слоя. Все плоскости спайности 41 - 4IV слоев кристаллического материала, из которого изготовлено полупроводниковое изделие 1, расположены относительно параллельных граней 2, 3 под углами α,β не более чем 7o. Каждая грань 2, 3 (фиг. 2) полупроводникового изделия 1 выполнена в форме прямоугольника. Размер a первой из сторон (не обозначена) этого прямоугольника по меньшей мере на порядок (т.е. в десять и более раз) больше размера b второй из сторон (не обозначена) этого прямоугольника, расположенного перпендикулярно первой стороне.
5. Embodiments of the Inventions
In FIG. 1 to 4 show a first embodiment of a semiconductor product according to the invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor product 1 has the shape of a polyhedron with a pair of parallel faces 2, 3. The semiconductor product 1 is made of a crystalline material of type A V B VI , for example, a Bi - Te solid solution having a composition with or without alloying impurities, providing conductivity p -type or n-type. The semiconductor product 1 is a processed single crystal or block crystal. The crystalline material of which the semiconductor product 1 is made has a layered structure with cleavage planes 4 1 -4 IV (Fig. 3 and 4) both between the layers inside each single crystal or block, and between the crystalline blocks (fig. 3 and 4 conventionally only a few cleavage planes 4 1 - 4 IV of those available in crystalline material are shown and indicated). Parallel faces 2, 3 (Figs. 1 to 4) are formed by the surfaces of the crystalline material obtained as a result of its crystallization and free from subsequent destructive processing, for example, by cutting or other destruction of the surface layer. All cleavage planes 4 1 - 4 IV layers of the crystalline material from which the semiconductor product 1 is made, are located relative to parallel faces 2, 3 at angles α, β of no more than 7 o . Each face 2, 3 (Fig. 2) of the semiconductor product 1 is made in the form of a rectangle. The size a of the first side (not labeled) of this rectangle is at least an order of magnitude (i.e., ten or more times) larger than the size b of the second side (not labeled) of this rectangle, which is perpendicular to the first side.

Полупроводниковое изделие 1 (фиг. 1 - 4) выполнено со второй парой граней 5, 6, расположенных по существу перпендикулярно плоскостям спайности 41 - 4IV слоев кристаллического материала (фиг. 4). Грани 5, 6 (фиг. 1 - 4) образованы поверхностями кристаллического материала, полученными путем разрушающей обработки, например путем резания. Часть поверхности или вся поверхность одной из граней 5, 6 или обеих граней 5, 6 может быть покрыта одним электропроводным слоем 7 и/или 8 или несколькими электропроводными слоями (не показаны и не обозначены).Wafer 1 (Figure 1 -. 4) formed with a second pair of faces 5, 6 arranged substantially perpendicular to the cleavage planes 4 1 - 4 IV crystal material layers (Figure 4.). Facets 5, 6 (Figs. 1-4) are formed by surfaces of crystalline material obtained by destructive treatment, for example, by cutting. A part of the surface or the entire surface of one of the faces 5, 6 or both faces 5, 6 may be coated with one conductive layer 7 and / or 8 or several conductive layers (not shown and not indicated).

На фиг. 5 - 6 показан второй вариант осуществления полупроводникового изделия согласно изобретению. Как показано на фиг. 5, полупроводниковое изделие 1', изготовленное из того же материала, что и полупроводниковое изделие 1, показанное на фиг. 1 - 4, имеет форму многогранника с парой параллельных граней 2' - 3', и второй парой граней 5' - 6', расположенных так же, как грани 5 - 6 полупроводникового изделия 1. Каждая грань 2' - 3' выполнена в форме трапеции. В полупроводниковом изделии 1' расположение плоскостей спайности между слоями кристаллического материала (не показаны и не обозначены на фиг. 5 и 6) относительно граней 2', 3' и расположение граней 5' - 6' относительно плоскостей спайности такое же, как в полупроводниковом изделии 1, показанном на фиг. 1 - 4. Часть поверхности или вся поверхность одной из граней 5', 6' или обеих граней 5' - 6' также может быть покрыта электропроводным слоем 7', 8' или несколькими электропроводными слоями. In FIG. 5 to 6 show a second embodiment of a semiconductor product according to the invention. As shown in FIG. 5, the semiconductor article 1 ′ made of the same material as the semiconductor article 1 shown in FIG. 1 - 4, has the shape of a polyhedron with a pair of parallel faces 2 '- 3', and a second pair of faces 5 '- 6', located in the same way as faces 5 - 6 of the semiconductor product 1. Each face 2 '- 3' is made in the form trapezoid. In the semiconductor product 1 ', the location of the cleavage planes between the layers of crystalline material (not shown and not indicated in FIGS. 5 and 6) relative to faces 2', 3 'and the location of the faces 5' - 6 'relative to the cleavage planes is the same as in the semiconductor product 1 shown in FIG. 1 - 4. A part of the surface or the entire surface of one of the faces 5 ', 6' or both faces 5 '- 6' can also be coated with an electrically conductive layer 7 ', 8' or several electrically conductive layers.

При изготовлении описанных полупроводниковых изделий после кристаллизации материала типа AVBVI, представляющего собой твердый раствор Bi - Te с легирующими примесями или без них, или иной материал того же типа, получают пластину, имеющую две расположенные на заданном расстоянии одна от другой параллельные поверхности, относительно которых плоскости спайности кристаллического материала расположены под углами не более чем 7o. Полученную пластину разрезают перпендикулярно плоскостям спайности кристаллического материала на заготовки и затем разрезают заготовки на изделия, имеющие описанную форму многогранников, оставляя необработанными две параллельные грани каждого изделия. В процессе обработки полученных пластин до окончательного разрезания заготовок или после разрезания заготовок на изделия, имеющие указанную форму, поверхности заготовок или изделий, полученные в результате разрушающей обработки (резания), могут покрывать электропроводными слоями, выполненными из соответствующих материалов.In the manufacture of the described semiconductor products after crystallization of a material of type A V B VI , which is a Bi-Te solid solution with or without alloying impurities, or another material of the same type, a plate is obtained having two parallel surfaces located at a given distance from one another, relative to which the cleavage planes of the crystalline material are located at angles of not more than 7 o . The resulting plate is cut perpendicular to the cleavage planes of the crystalline material into blanks and then blanks are cut into products having the described polyhedron shape, leaving two parallel faces of each product unprocessed. In the process of processing the obtained plates before the final cutting of the workpieces or after cutting the workpieces into products having the indicated shape, the surfaces of the workpieces or products obtained as a result of destructive processing (cutting) can be coated with electrically conductive layers made of appropriate materials.

Полученное полупроводниковое изделие благодаря описанному расположению плоскостей спайности слоев кристаллического материала обладает повышенной прочностью и, даже в случае растрескивания по плоскостям спайности, сохраняет способность передавать механические усилия. The resulting semiconductor product due to the described arrangement of the cleavage planes of the layers of crystalline material has increased strength and, even in the case of cracking along the cleavage planes, retains the ability to transmit mechanical forces.

На фиг. 7 - 9 показано термоэлектрическое устройство согласно изобретению. In FIG. 7 to 9 show a thermoelectric device according to the invention.

Термоэлектрическое устройство содержит полупроводниковое изделие 10 p-типа, полупроводниковое изделие 11 n-типа и электрод 12, соединенный с обоими полупроводниковыми изделиями 10, 11. The thermoelectric device comprises a p-type semiconductor product 10, an n-type semiconductor product 11, and an electrode 12 connected to both semiconductor products 10, 11.

Термоэлектрическое устройство может содержать несколько полупроводниковых изделий 10, 11 и электродов 12 (не показано на чертежах), т.е. может образовывать батарею термоэлементов. The thermoelectric device may contain several semiconductor products 10, 11 and electrodes 12 (not shown in the drawings), i.e. can form a battery of thermocouples.

Полупроводниковое изделие 10 изготовлено из первого кристаллического материала со слоистой структурой. Полупроводниковое изделие 11 изготовлено из второго кристаллического материала со слоистой структурой. Все слои 131 - 13IV, 141 - 14IV (фиг. 9) кристаллических материалов, из которых изготовлены изделия 10, 11, взаимно расположены под углами не более, чем 7 o (на фиг. 8 и 9 условно показаны и обозначены только несколько слоев 131 - 13IV, 141 - 14IV из имеющихся в кристаллических материалах, из которых изготовлены полупроводниковые изделия 10, 11).The semiconductor product 10 is made of a first crystalline material with a layered structure. The semiconductor product 11 is made of a second crystalline material with a layered structure. All layers 13 1 - 13 IV , 14 1 - 14 IV (Fig. 9) of the crystalline materials of which the products 10, 11 are made, are mutually arranged at angles of no more than 7 o (fig. 8 and 9 are conventionally shown and marked only a few layers 13 1 - 13 IV , 14 1 - 14 IV of those available in crystalline materials from which semiconductor products 10, 11 are made).

Полупроводниковое изделие 10 (фиг. 8 - 9) выполнено в виде бруска, имеющего первую поверхность 15, соединенную с электродом 12, вторую и третью противолежащие поверхности 16, 17, расположенные перпендикулярно поверхности 15. Полупроводниковое изделие 11 также выполнено в виде бруска, имеющего первую поверхность 18, соединенную с электродом 12, вторую и третью противолежащие поверхности 19, 20, расположенные перпендикулярно поверхности 18. Каждая из поверхностей 16, 17 и 19, 20 имеет форму прямоугольника с соотношением длин c и d попарно противолежащих сторон (не обозначены), отличающимся по меньшей мере на порядок, т.е. в десять и более раз (фиг. 7). Полупроводниковое изделие 10 имеет также четвертую поверхность 21, противолежащую поверхности 15, и полупроводниковое изделие 11 имеет четвертую поверхность 22, противолежащую поверхности 18 (фиг. 8). The semiconductor product 10 (Fig. 8 - 9) is made in the form of a bar having a first surface 15 connected to the electrode 12, a second and third opposite surfaces 16, 17 located perpendicular to the surface 15. The semiconductor product 11 is also made in the form of a bar having a first the surface 18 connected to the electrode 12, the second and third opposite surfaces 19, 20 located perpendicular to the surface 18. Each of the surfaces 16, 17 and 19, 20 has a rectangular shape with a ratio of lengths c and d of pairwise opposite sides ( not indicated), which differ by at least an order of magnitude, i.e. ten or more times (Fig. 7). The semiconductor product 10 also has a fourth surface 21, the opposite surface 15, and the semiconductor product 11 has a fourth surface 22, the opposite surface 18 (Fig. 8).

Все слои кристаллического материала, из которого выполнено каждое полупроводниковое изделие 10, 11, расположены относительно поверхностей соответственно 16, 17 и 19, 20 под углами не более чем 7o (фиг. 9).All layers of crystalline material from which each semiconductor product 10, 11 is made, are located relative to surfaces 16, 17 and 19, 20, respectively, at angles of not more than 7 o (Fig. 9).

Термоэлектрическое устройство может быть включено в электрическую цепь через электроды (не показаны и не обозначены на чертежах), соединенные с поверхностями 21, 22 полупроводниковых изделий 10, 11. The thermoelectric device can be included in the electrical circuit through electrodes (not shown and not shown in the drawings) connected to the surfaces 21, 22 of the semiconductor products 10, 11.

Описанное термоэлектрическое устройство работает следующим образом. The described thermoelectric device operates as follows.

При пропускании тока через термоэлектрическое устройство в результате эффекта Пельтье возникает разность температур между противолежащими поверхностями соответственно 15 - 21 и 18 - 22 полупроводниковых изделий 10, 11. В зависимости от направления тока одна из указанных поверхностей каждого полупроводникового изделия нагревается, а другая - охлаждается, и термоэлектрическое устройство работает одновременно в качестве нагревательного и охлаждающего. При внешнем нагреве одних из указанных противолежащих поверхностей и охлаждении других из указанных противолежащих поверхностей 15 - 21 и 18 - 22 полупроводниковых изделий 10, 11 в последних в результате эффекта Зеебека возникает электрическое напряжение, и устройство работает в качестве термоэлектрического генератора. Благодаря повышенной механической прочности описанного термоэлектрического устройства улучшена его работа в тяжелых условиях при воздействии механических и термических нагрузок и, тем самым, обеспечено оптимальное сочетание прочностных, электрофизических и теплофизических свойств. When a current is passed through a thermoelectric device as a result of the Peltier effect, a temperature difference arises between opposite surfaces of 15–21 and 18–22 of semiconductor products 10, 11, respectively. Depending on the direction of the current, one of the indicated surfaces of each semiconductor product is heated and the other is cooled, and thermoelectric device works simultaneously as a heating and cooling device. When external heating of one of the indicated opposite surfaces and cooling of the other of the indicated opposite surfaces 15 - 21 and 18 - 22 of the semiconductor products 10, 11 in the latter, an electric voltage arises as a result of the Seebeck effect, and the device operates as a thermoelectric generator. Due to the increased mechanical strength of the described thermoelectric device, its operation under severe conditions under the influence of mechanical and thermal loads is improved and, thereby, an optimal combination of strength, electrophysical and thermophysical properties is ensured.

6. Промышленная применимость
Изобретение может быть применено в термоэлектрических генераторах, охлаждающих и нагревательных устройствах, а также в измерительных и иных устройствах.
6. Industrial applicability
The invention can be applied in thermoelectric generators, cooling and heating devices, as well as in measuring and other devices.

Claims (4)

1. Термоэлектрическое устройство, содержащее по меньшей мере, одно полупроводниковое изделие p-типа, изготовленное из первого кристаллического материала со слоистой структурой, по меньшей мере одно полупроводниковое изделие n-типа, изготовленное из второго кристаллического материала со слоистой структурой, и по меньшей мере один электрод, соединенный с обоими полупроводниковыми изделиями p-типа и п-типа, причем каждое полупроводниковое изделие выполнено в виде бруска, имеющего первую поверхность, соединенную с электродом, вторую и третью противолежащие поверхности, расположенные перпендикулярно первой указанной поверхности, отличающееся тем, что все слои кристаллического материала, из которого изготовлено каждое полупроводниковое изделие, расположены относительно его второй и третьей указанных поверхностей под углом не более чем 7o.1. A thermoelectric device comprising at least one p-type semiconductor product made of a first crystalline material with a layered structure, at least one n-type semiconductor product made of a second crystalline material with a layered structure, and at least one an electrode connected to both p-type and p-type semiconductor products, wherein each semiconductor product is made in the form of a bar having a first surface connected to the electrode, a second and a third o opposite surfaces located perpendicular to the first specified surface, characterized in that all layers of crystalline material from which each semiconductor product is made, are located relative to its second and third specified surfaces at an angle of not more than 7 o . 2. Полупроводниковое изделие для термоэлектрического устройства, изготовленное из кристаллического материала типа Av Bvi со слоистой структурой, имеющего плоскости спайности между слоями, и выполненное в форме многогранника, имеющего первую пару параллельных граней, вторую пару параллельных граней, расположенную, по существу, перпендикулярно указанным поверхностям спайности, отличающееся тем, что все указанные плоскости спайности расположены относительно параллельных граней первой указанной пары под углами не более 7o.2. A semiconductor product for a thermoelectric device made of a crystalline material such as Av Bvi with a layered structure having cleavage planes between the layers and made in the form of a polyhedron having a first pair of parallel faces, a second pair of parallel faces, located essentially perpendicular to these surfaces cleavage, characterized in that all of these cleavage planes are located relative to the parallel faces of the first specified pair at angles of not more than 7 o . 3. Изделие по п. 2, отличающееся тем, что параллельные грани первой указанной пары образованы поверхностями кристаллического материала, полученными в результате его кристаллизации и свободными от последующей разрушающей обработки, а параллельные грани второй указанной пары получены путем разрушающей обработки, например путем резания. 3. The product according to claim 2, characterized in that the parallel faces of the first specified pair are formed by the surfaces of the crystalline material obtained as a result of its crystallization and free from subsequent destructive processing, and the parallel faces of the second specified pair are obtained by destructive processing, for example, by cutting. 4. Изделие по п. 2, отличающееся тем, что по меньшей мере часть поверхности по меньшей мере одной из граней второй указанной пары покрыта по меньшей мере одним электропроводным слоем. 4. The product according to p. 2, characterized in that at least part of the surface of at least one of the faces of the second specified pair is covered with at least one electrically conductive layer.
RU97100200A 1997-01-09 1997-01-09 Semiconductor part and thermoelectric device RU2120684C1 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97100200A RU2120684C1 (en) 1997-01-09 1997-01-09 Semiconductor part and thermoelectric device
TW087100190A TW356639B (en) 1997-01-09 1998-01-08 Ingot plate made of thermoelectric material, rectangular bar cut from the ingot plate, and process of fabricating the ingot plate
PCT/JP1998/000036 WO1998031056A1 (en) 1997-01-09 1998-01-08 Ingot plate made of thermoelectric material
CN98800020A CN1122320C (en) 1997-01-09 1998-01-08 Ingot plate made of thermoelectric material
JP53074598A JP4426651B2 (en) 1997-01-09 1998-01-08 Ingot plate made of thermoelectric material
KR1019980706847A KR100299411B1 (en) 1997-01-09 1998-01-08 Ingot plate made of thermoelectric material
US09/125,048 US6114052A (en) 1997-01-09 1998-01-08 Ingot plate made of thermoelectric material, rectangular bar cut from the ingot plate, and process of fabricating the ingot plate
DE19880108T DE19880108C2 (en) 1997-01-09 1998-01-08 Block plate made of a thermoelectric material, rectangular rod cut therefrom and method for producing such a block plate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97100200A RU2120684C1 (en) 1997-01-09 1997-01-09 Semiconductor part and thermoelectric device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2120684C1 true RU2120684C1 (en) 1998-10-20
RU97100200A RU97100200A (en) 1999-01-20

Family

ID=20188863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97100200A RU2120684C1 (en) 1997-01-09 1997-01-09 Semiconductor part and thermoelectric device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2120684C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010014028A1 (en) * 2008-07-18 2010-02-04 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Объединение "Кристалл" Crystalline plate, orthogonal bar, component for producing thermoelectrical modules and a method for producing a crystalline plate
RU2456714C1 (en) * 2011-04-12 2012-07-20 Юрий Максимович Белов Semiconductor article and workpiece for making said article

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Гольцман Б.М. и др. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi 2 Te 3 . - М.: Наука, с.73-74. С.271-275б рис.3.5б. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010014028A1 (en) * 2008-07-18 2010-02-04 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Объединение "Кристалл" Crystalline plate, orthogonal bar, component for producing thermoelectrical modules and a method for producing a crystalline plate
GB2473905A (en) * 2008-07-18 2011-03-30 Crystal Ltd Crystalline plate, orthogonal bar, component for producing thermoelectrical modules and a method for producing a crystalline plate
RU2456714C1 (en) * 2011-04-12 2012-07-20 Юрий Максимович Белов Semiconductor article and workpiece for making said article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9219215B1 (en) Nanostructures having high performance thermoelectric properties
US8895832B2 (en) Thermoelectric element and thermoelectric module
JP3874365B2 (en) Thermoelectric conversion device, cooling method and power generation method using the same
US4983225A (en) Process of manufacturing miniature thermoelectric converters
US7687705B2 (en) Efficient thermoelectric device
JP4124807B1 (en) Power generation method using thermoelectric power generation element, thermoelectric power generation element and manufacturing method thereof, and thermoelectric power generation device
JP2958451B1 (en) Thermoelectric conversion material and method for producing the same
US20080245397A1 (en) System and Method of Manufacturing Thermoelectric Devices
RU2120684C1 (en) Semiconductor part and thermoelectric device
Molina-Valdovinos et al. Low-dimensional thermoelectricity in graphene: The case of gated graphene superlattices
JP3554861B2 (en) Thin film thermocouple integrated thermoelectric conversion device
JP3598802B2 (en) Thermoelectric module
CA2830800A1 (en) Structure useful for producing a thermoelectric generator, thermoelectric generator comprising same and method for producing same
US3785875A (en) Zinc-cadmium antimonide single crystal anisotropic thermoelement
CN105765749A (en) Thermoelectric conversion module
RU2628676C1 (en) Thermoelectric element
RU2179354C1 (en) Semiconductor item
US7514013B2 (en) Devices with thermoelectric and thermodiodic characteristics and methods for manufacturing same
RU2181516C2 (en) Long-measuring semiconductor piece for thermoelectric devices
JPH05299704A (en) Thermo module
Shiota et al. Development of FGM thermoelectric materials in Japan-the state of the art
US3518749A (en) Method of making gunn-effect devices
RU97100200A (en) SEMICONDUCTOR PRODUCT AND THERMOELECTRIC DEVICE
JP2990352B2 (en) Thermoelectric element manufacturing method
JPH08125233A (en) Thermal electricity converter element