RU9095U1 - Термоэлектрический модуль - Google Patents

Abstract

Термоэлектрический модуль, содержащий N полупроводниковых ветвей, где N - четное число, с чередующимися p- и n-типами проводимости, между смежными боковыми поверхностями которых размещены слои изоляции и контакты, отличающийся тем, что по крайней мере N - 1 полупроводниковых ветвей выполнены Г-образной формы с буртиком на одном из торцов ветви, причем все полупроводниковые ветви в модуле размещены буртиками в одну сторону и в любой паре ветвей буртик одной ветви установлен в электрическом контакте с боковой поверхностью смежной ветви.

Description

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ.

Изобретение относится к термоэлектрическим преобразователям, и может использоваться для создания полупроводниковых термоэлектричесжих охладителей, генераторов и т.п. приборов.

Известно, что для получения эффективных термоэлектрических преобразователей отдельные термоэлементы собирают в блоки (модули). Модуль содержит достаточно большое число соединённых меящу собой (последовательно или параллельно) тераоэлементов, каддый из которых состоит из пары полупроводниковых ветвей р и п «угипа проводимости, между которыми размещён слой изоляции. Полупроводниковые ветви р и п в каждом эле менте скомицутированы, т.е. между р и п ветвями имеется электрический контакт. Этот контакт может быть выполнен в виде проводящей пластины (см.,например, акц,заявка Японии 53 36315, HOI л 35/32, опубл.1978г.), в виде ленточного проводника, припаянного между р и п ветвями (см.,например, заявка Франции Л 2309984, HOI L 35/32,опубл.1976г.), может быть получен напылением коммутационного материала через маску на торцевые поверхности ветвей (см.,например, пат.Японии № 45«7798,100Д1, опубл. 1970г.) или путём пайки (см.,например, а.с.СССР 918996, HOI/, 35/34,БИ 13,1982г.). Коммутация может осуществляться также с помощью металличнского проводника, вставленного в сквозное отверстие меаду р и п ветвями (см. а.с. СССР 455702, HOI /, 35/02, БИ Л 29,1976г., заявка Великобритании 1455340, HIK,опубл. 1976г.).

Общим недостатком известных конструкций термоэлектрических модулей являетвя присутствие промежуточного коммутационного элемента, а следовательно, и двух контактных сопротивлений

HOI л 35/32 flff

полупроводник-коммутирушдай элемент в кавдой паре ветвей, на которнх имеют место энергетические потери, приводящи| к снижению холодопронзводительности теркохолодкльника на таких модулях или снижению к.п.д. термогенераторов.

Наиболее близким к предлагаемому по конструкции является термоэлектрический модуль, описанный в а,с.СССР Л 851558, Н01 35/34, Ш 28,1981г., содержащий подупроводниковые ветви с чередующимися р и п «типами проводимости, между кото- -рыми размещены слои изоляции, причём, контакт смежных ветвей размещён на их боковых поверхностях. Эта конструкция принята за прототип. Контакт между р и п ветвями в данной конструкции выполнен из припоя, расплавленного металла или электропро- водного клея.

Недостатком данной конструкции, как и описанных выше, является наличие дополнительной (не полупроводниковой) компоненты, а, следовательно, и двух соединений подупроводник компонента в каддой паре ветвей, что неизбежно влечёт за собой возникновение в контакте энергетичесжих потерь, особенно ощути мых: в термоэлетрических модулях, содержащих большое число р ц п ветвей.

Целью настоящего изобретения является снижение энергетических потерь в контакте и повышение технологичности конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном термоэлектрическом модуле, содержащем «У полупроводниковых ветвей, где Л - чётное число, с чередущимися р и п -типами проводимости, меяду смежными боковыми поверхностями кото рых размещены слои изоляции и контакты, по крайней мере полупроводниковых ветвей выполнены Г-образной формы с буртиком на ОДЕЛ из торцев ветви, причём, все полупроводниковые ветви в модуле размещены буртиками в одну сторону и в любой

паре ветвей буртик одной ветви установлен в электрическом контакте с боковой поверошостьв смежной ветви.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен вариант конструкции с последовательным соединением ветвей в мо дуле.

Предлагаемый термоэлектрический модуль содержит Г-юбразные ветви р «типа I и п «типа 2, на одном из торцев котеркх выполнены буртики 3. Контакты в модуле между полупроводниковыми ветвями I и п -типа 2 осуществляются по буртикам 3 без использования какого-ошбо дополнительного проводящего материала, а остальная часть каждой из р и п ветвей отделена друг от друга слоем изоляции 4. Крайние полупроводниковые ветви и п «типа соединены с контактными площадками 5 и 6 соответственно. Для удобства одна из крайних полупроводниковых ветвей может быть выполнена без буртика. С целью повышения технологичности все ветви в модуле установлены буртикамш в одну сторону.

На чертеже изображён вариант модуля, у которого р и п ветви параллельны друг другу. Это наиболее удобный и простой в технологическом отношении вариант. Однако, в случае необходимости р и п ветви могут быть размещены и под углом друг к

другу.

Предлагаемый модуль работает следующим образом.

При использовании модуля в качестве термоохладителя к контактным площадкам 5 и 6 подаётся постоянное напряжение, в результате чего по ветвям термоэлементов протекает ток. При этом в

местах контакта р и п ветвей ( по буртику) в зависшлости от направления тока происходят процессы поглощения или выделения тепла. Данные процессы приводят к образованию перепада температур между торцами модуля.

В случае использования модуля в качестве термогенератора на торцах модуля создаётся перепад температур, следствием чего является возникновение термоэдс на контактнюс площадках.

Предлагаемая конструкция пршленима как к плёночным конструкциям модулей, так и к конструкциям на основе ветвей термоэлементов из монокристалла, В сдучае использования ветвей из бруска монокристалла надёжный контакт мезвду р и п ветвями можно получить тщательной притиркой полупроводников в месте контакта по буртику. При использований плёночных полупроводниковых ветвей для получения надёжного контакта можно использовать нагрев под давлением.

Предлагаемая конструкция была опробована при создании эк спериментальннх образцов модулей на основе SL Je G различными модифицирующими добавками, определяющими тип проводимости. В ка честве изоляции использовалась композиция на основе стекла Ы.. Полупроводниковые ветви изготавливались из термо

- 2-3

пластичного шликера, наносимого на изоляционную подрожцу через фшЕьеру. Для получения надёжного контакта собранный модуль по« мещался в прессфорвцу, где нагревался до - 500-510°С и подвера ; гался воздействию давления 50кг/см.

Полученная конструкция обладала высокими термоэлектрическими параметрами, была компактна и удобна в сборке. Директор АОЗТ ШШЭКС Хг Д.Ю.Дойхен

Claims (1)

1. Термоэлектрический модуль, содержащий N полупроводниковых ветвей, где N - четное число, с чередующимися p- и n-типами проводимости, между смежными боковыми поверхностями которых размещены слои изоляции и контакты, отличающийся тем, что по крайней мере N - 1 полупроводниковых ветвей выполнены Г-образной формы с буртиком на одном из торцов ветви, причем все полупроводниковые ветви в модуле размещены буртиками в одну сторону и в любой паре ветвей буртик одной ветви установлен в электрическом контакте с боковой поверхностью смежной ветви.