半導(dǎo)體熱電材料類別劃分

熱電材料種類繁多，如PbTe、ZnSb、SiGe、AgSbTe2、GeTe、CeS

及某些Ⅱ-V族。Ⅱ-Ⅵ族、V-Ⅵ族化合物和固溶體，已有一百余種。

按工作溫度分類，可分4大類：

低溫材料

    工作溫度約為200℃，主要是Bi2Te3及Bi2Te3為基的固溶體合金材

料，常用于溫差致冷，小功率的溫差發(fā)電器(如心臟起搏器)和級(jí)聯(lián)溫

差發(fā)電機(jī)的低溫段。溫差電材料的轉(zhuǎn)換效率一般為3%～4%。

中溫材料

    工作溫度約為500～600℃，主要是PbTe、GeTe、AgSbTe2或其

合金材料。PbTe早已用于工業(yè)生產(chǎn)，是較成熟的材料，它制備工藝較

簡(jiǎn)單，且可制成n型和p型材料。AgSbTe3具有極低的晶格熱導(dǎo)率，前

途看好。中溫材料可用于溫差致冷(如PbTe等)，而主要用于溫差發(fā)電

機(jī)和級(jí)聯(lián)溫差發(fā)電機(jī)的中溫段，工作溫度的上限由材料的化學(xué)穩(wěn)定性

決定。材料的轉(zhuǎn)換效率一般為5%左右。

高溫材料

    工作溫度約為900～1000℃，主要有SiGe、MnSi2、CeS等。SiGe

合金是較成熟的合金材料。雖然制備工藝有一定難度，但機(jī)械強(qiáng)度

大，工作溫度范圍寬，從室溫到900℃間的平均優(yōu)值可達(dá)8.5×l0-

3/℃，SiGe合金材料的理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)10%。

液態(tài)材料

    工作溫度可高達(dá)數(shù)千度，主要使用于*溫度的熱源。主要材料有

Cu2s·Cu8Te2S等。液態(tài)材料還處于研究階段。按功能分類，可分為兩

大類：

（1）溫差發(fā)電材料。主要有ZnSb、PbTe、GeTe、SiGe等合金材

料。半導(dǎo)體溫差發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是：無噪聲、無磨損、無振動(dòng)、可靠性

高、壽命長(zhǎng)；維修方便；易于控制和調(diào)節(jié)，可全天候工作；可替代電

池。半導(dǎo)體溫差發(fā)電機(jī)的熱源，可用煤油、石油氣以及利用Pu238、

sr90、Po210等放射性同位素。

（2）溫差致冷材料。主要是鉍、銻、硒、碲組成的固溶體，通常是由

Bi—Sb—Te組成p型材料，Bi—Se—Te組成n型材料。半導(dǎo)體致冷器

所用材料是Bi2Te3、Sb2Te3、Bi2Se3及其固溶體，其優(yōu)值系數(shù)z為2

～3×10-3/℃。通常把若干對(duì)溫差電偶排列成陣、組成半導(dǎo)體致冷電

堆或組成級(jí)聯(lián)式致冷電堆。一級(jí)半導(dǎo)體致冷電堆可達(dá)-40℃，兩級(jí)或三

級(jí)的致冷器，其致冷溫度可達(dá)-80℃到-100℃。當(dāng)然，致冷溫度愈

低，效率和產(chǎn)冷量就愈低。