热电模块制造技术

本发明专利技术提供一种热电模块，包括至少一PN结元件。PN结元件包括PN结结构、多个上电极以及至少一下电极。PN结结构包括N型热电构件与P型热电构件，其中N型热电构件与P型热电构件相向的侧面相接。上电极彼此分离且分别覆盖N型热电构件的部分上表面或P型热电构件的部分上表面。下电极覆盖N型热电构件的下表面与P型热电构件的下表面。本发明专利技术提供的热电模块，可有效地提升模块效率。

thermoelectric module

The present invention provides a thermoelectric module comprising at least one PN junction element. The PN junction element includes a PN junction structure, a plurality of upper electrodes, and at least an electrode. The PN junction structure comprises a N type thermoelectric component and a P type thermoelectric member, wherein the N type thermoelectric component is connected with the side of the P type thermoelectric component opposite to each other. The upper electrodes are separated from each other and cover the upper surface of the upper part of the N type thermoelectric element or the part of the P type thermoelectric component. The lower electrode covers the lower surface of the N type thermoelectric element and the lower surface of the P type thermoelectric member. The thermoelectric module provided by the invention can effectively improve the module efficiency.

【技术实现步骤摘要】
热电模块
本专利技术涉及一种热电模块，尤其涉及一种横向输出电压的热电模块。
技术介绍
许多产业在制造过程中需耗费大量能源及产生可观的热，造成大量的能源浪费。一般热电模块可利用温差发电，其优点在于所占空间不大，以及维修成本低，因此适合用来回收产业废热以避免能源浪费。然而，一般传统热电模块仅产生与温差方向平行的电场，不易通过模块中P型与N型热电构件尺寸的改变来调整模块的热电效能，因此需要串接大量的P型与N型的热电材料方可在固定温差下得到较高的输出电压。
技术实现思路
本专利技术提供一种热电模块，其可有效地提升模块效率。本专利技术提供一种热电模块，包括至少一个PN结元件。PN结元件包括PN结结构、多个上电极以及至少一个下电极。PN结结构包括N型热电构件与P型热电构件，其中N型热电构件与P型热电构件相向的侧面相接。上电极彼此分离且分别覆盖N型热电构件的部分上表面或P型热电构件的部分上表面。下电极覆盖N型热电构件的下表面与P型热电构件的下表面。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，N型热电构件与P型热电构件可为半导体材料，其电荷载子浓度例如是介于1018cm-3至1021cm-3之间。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，N型热电构件的材料可为BiTe系热电材料、PbTe系热电材料或SiGe系热电材料。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，P型热电构件的材料可为BiTe系热电材料、PbTe系热电材料或SiGe系热电材料。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，上电极与下电极材料分别可为金属或金属复合的导电材料。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，N型热电构件与P型热电构件的形状分别可为条状、弧状或环状。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，N型热电构件与P型热电构件可组成条状、弧状或环状。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，N型热电构件与P型热电构件分别为弧状或环状，或者N型热电构件与P型热电构件组成弧状或环状时，PN结元件可应用于管状热源。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，上电极与下电极的形状分别可为条状、弧状或环状。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，在一个PN结元件中的下电极的数量可为一个，且完全覆盖或部分覆盖N型热电构件的下表面与P型热电构件的下表面。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，PN结结构的数量可为多个且分离设置，且在相邻两个PN结结构中，相互分离的N型热电构件的上表面与P型热电构件的上表面通过所述上电极连接，相邻的下电极互相不接触。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，在一个PN结元件中的下电极的数量可为多个，且下电极彼此分离且分别覆盖部分N型热电构件的部分下表面或部分P型热电构件的部分下表面。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，在同一个PN结元件中，下电极之间可具有暴露出N型热电构件的部分下表面与P型热电构件的部分下表面的开口。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，PN结结构的数量可为多个且分离设置，且在一个PN结结构中的N型热电构件的上表面以及P型热电构件的下表面分别通过上电极与下电极连接至一侧的P型热电构件的上表面以及N型热电构件的下表面。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，在一个PN结结构中的N型热电构件的下表面以及P型热电构件的上表面分别通过下电极与上电极连接至另一侧的P型热电构件的下表面以及N型热电构件的上表面。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，上电极与PN结结构的连接方式可通过焊料或直接压合进行连接。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，下电极与PN结结构的连接方式可通过焊料或直接压合进行连接。依照本专利技术的一实施例所述，在上述热电模块中，在同一个PN结元件中，上电极之间可具有暴露出N型热电构件的部分上表面与P型热电构件的部分上表面的开口。基于上述，本专利技术所提出的热电模块中，通过N型热电构件与P型热电构件相向的侧面相接的设计，以及上电极彼此分离且分别覆盖N型热电构件的部分上表面或P型热电构件的部分上表面的设置方式，可产生垂直于冷端与热端的温差方向的横向温度梯度，即可在PN结结构中形成二维温度梯度，因此可具有引导载流子的效果，使得在固定温差下可得到更大的输出电压，以提升模块效率。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术第一实施例的热电模块的示意图；图2为本专利技术第二实施例的热电模块的示意图；图3为本专利技术第三实施例的热电模块的示意图；图4为本专利技术第四实施例的热电模块的示意图；图5为本专利技术第五实施例的热电模块的示意图；图6为本专利技术第六实施例的热电模块的示意图；图7为本专利技术第七实施例的热电模块的示意图；图8为本专利技术第八实施例的热电模块的示意图。附图标记说明：100、700：PN结元件；200、300、400、500、600、800：热电模块；102：PN结结构；104：N型热电构件；106：P型热电构件；107、109：开口；108：上电极；110：下电极；L1、L2、L3：负载；HT：管状热源。具体实施方式图1为本专利技术第一实施例的热电模块的示意图。请参照图1，热电模块包括至少一个PN结元件100。在此实施例中，热电模块是以包括一个PN结元件100为例来进行说明，即可采用一个PN结元件100作为热电模块的最小单元，但本专利技术并不以此为限。在其他实施例中，热电模块亦可包括多个PN结元件100。一个PN结元件100包括一个PN结结构102、多个上电极108以及至少一个下电极110。在第一实施例中，是以一个PN结元件100包括一个下电极110为例进行说明，但本专利技术不以此为限。在其他实施例中，一个PN结元件100亦可包括多个下电极110。PN结结构102包括N型热电构件104与P型热电构件106，且N型热电构件104与P型热电构件106相向的侧面相接。在此实施例中，是以N型热电构件104与P型热电构件106相向的侧面完全相接为例进行说明，但本专利技术不以此为限。N型热电构件104与P型热电构件106可为半导体材料，其电荷载子浓度例如是介于1018cm-3至1021cm-3之间。当半导体材料的电荷载子浓度高于1021cm-3，则席贝克(Seebeck)系数太低。当电荷载子浓度低于1018cm-3，则电阻率太高。N型热电构件104可为常温热电材料(如BiTe系热电材料)、中温热电材料(如PbTe系热电材料)或高温热电材料(如SiGe系热电材料)。P型热电构件106的材料可为常温热电材料(如BiTe系热电材料)、中温热电材料(如PbTe系热电材料)或高温热电材料(如SiGe系热电材料)。然而，本专利技术并不以上述N型热电构件104与P型热电构件106的材料为限，任何热电材料系统其电荷载子浓度介于前述范围内皆可适用。N型热电构件104与P型热电构件106的形状分别可为条状、弧状或环状，且N型热电构件104与P型热电构件106还可组成条状、弧状或环状。在此实施例中，是以N型热电构件104与P型热电构件106的形状为条状，且N型热电构件104与P型热电构件106组成条状为例来进行说明。此外，当N型热电构件104与P型热电构件106为弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电模块，其特征在于，包括至少一PN结元件，其中所述PN结元件包括：PN结结构，包括：一N型热电构件；以及一P型热电构件，其中所述N型热电构件与所述P型热电构件相向的侧面相接；多个上电极，彼此分离且分别覆盖所述N型热电构件的部分上表面或所述P型热电构件的部分上表面；以及至少一下电极，覆盖所述N型热电构件的下表面与所述P型热电构件的下表面。

【技术特征摘要】
1.一种热电模块，其特征在于，包括至少一PN结元件，其中所述PN结元件包括：PN结结构，包括：一N型热电构件；以及一P型热电构件，其中所述N型热电构件与所述P型热电构件相向的侧面相接；多个上电极，彼此分离且分别覆盖所述N型热电构件的部分上表面或所述P型热电构件的部分上表面；以及至少一下电极，覆盖所述N型热电构件的下表面与所述P型热电构件的下表面。2.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，所述N型热电构件与所述P型热电构件包括半导体材料，其电荷载子浓度介于1018cm-3至1021cm-3之间。3.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，所述N型热电构件的材料包括BiTe系热电材料、PbTe系热电材料或SiGe系热电材料。4.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，所述P型热电构件的材料包括BiTe系热电材料、PbTe系热电材料或SiGe系热电材料。5.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，所述上电极与所述下电极材料分别包括金属或金属复合的导电材料。6.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，所述N型热电构件与所述P型热电构件的形状分别包括条状、弧状或环状。7.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，所述N型热电构件与所述P型热电构件组成条状、弧状或环状。8.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，所述N型热电构件与P型热电构件包括弧状或环状，或者所述N型热电构件与所述P型热电构件组成弧状或环状时，所述PN结元件应用于管状热源。9.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，所述上电极与所述下电极的形状分别包括条状、弧状或环状。10.根据权利要求1所述的热电模块，其特征在于，在一个PN结元件中的所述至少一下电极的数量为一个，且完全覆盖或部分覆盖所述N型热电构件的下表面与所述P型热电构件的下表面。11.根据权利要求10所述的热电模块，其特征在于，所述至少一PN结结构的数量为多...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖建能，卢孟珮，戴明吉，陈力祺，黄泓宪，
申请(专利权)人：廖建能，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71