專利名稱：高溫、高效率熱電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電模塊，尤其涉及高溫?zé)犭娔K。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明是2008年12月19日提交的S/N. 12/317，170的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
熱電材料熱電材料的塞貝克(kebeck)系數(shù)被定義為在導(dǎo)體上兩點(diǎn)之間產(chǎn)生的開路電壓， 在該導(dǎo)體上這些點(diǎn)之間存在均勻的IK溫度差。熱電材料的品質(zhì)因數(shù)被定義為
權(quán)利要求
1.一種高溫碲化鉛熱電模塊，包括A.用于將多個(gè)熱電N腳和P腳保持到位并提供絕緣和電連接的分兩部分的蛋格格柵， 其中所述蛋格格柵包括1)由能在超過500°C溫度下操作的陶瓷材料構(gòu)成的熱側(cè)部分，以及2)由具有極低熱導(dǎo)率的聚合物材料構(gòu)成的冷側(cè)部分；B.多個(gè)分段的熱電N腳和P腳，每個(gè)腳包括至少一個(gè)I^bTe分段并位于所述蛋格格柵中，所述腳的至少一部分串聯(lián)地電連接；其中1)至少多個(gè)所述N腳的每一個(gè)包括a)高溫?zé)犭姺侄?，b)低溫?zé)犭姺侄魏蚦)至少部分地嵌入所述高溫分段的至少一個(gè)金屬網(wǎng)，以及2)至少所述多個(gè)P腳的每一個(gè)包括a)高溫?zé)犭姺侄?，b)低溫?zé)犭姺侄魏蚦)至少部分地嵌入所述高溫分段的至少一個(gè)金屬網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，至少多個(gè)所述低溫?zé)犭姺侄斡葿iI1e構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，至少多個(gè)所述N腳還包括至少一個(gè)中等溫度的1 分段。
4.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述N腳中的至少一個(gè)分段和所述P腳中的至少一個(gè)分段由至少30摩爾百分比的鉛和至少30摩爾百分比的碲組成。
5.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，多個(gè)所述P腳的每一個(gè)還包括至少一個(gè)中等溫度的1 分段。
6.如權(quán)利要求2所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述多個(gè)碲化鉛熱電N腳和 P腳中與熱噴涂在模塊的一側(cè)界定冷側(cè)的一種或多種金屬電連接。
7.如權(quán)利要求6所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述一種或多種金屬是鋅。
8.如權(quán)利要求6所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述一種或多種金屬是鉬和鋁。
9.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述陶瓷材料是氧化鈷，且所述聚合材料為液晶聚合物樹脂的形式。
10.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述陶瓷材料由薄的堆疊的云母片構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，多個(gè)所述熱電腳包括細(xì)密的微米/納米大小的晶粒。
12.如權(quán)利要求9所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述冷側(cè)部分和所述熱側(cè)部分在垂片和管座接點(diǎn)處結(jié)合在一起。
13.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，多對(duì)所述熱電N-腳和 P-腳中的每個(gè)N-腳和P-腳使用鐵靴電連接。
14.如權(quán)利要求13所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，多個(gè)所述鐵靴中的每一個(gè)用至少兩個(gè)點(diǎn)焊接的金屬網(wǎng)來電連接成對(duì)的N-腳和P-腳。
15.如權(quán)利要求14所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述金屬網(wǎng)是鐵網(wǎng)。
16.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，在分段之間的界面處在每個(gè)腳中設(shè)置鐵網(wǎng)，以即使在大的溫度變化時(shí)也保持合適的電接觸。
17.如權(quán)利要求15所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，位于界面處的所述金屬網(wǎng)用彈性體來充滿。
18.如權(quán)利要求17所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述彈性體是硅橡膠。
19.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，至少多個(gè)所述熱電腳的分段與至少一個(gè)其他分段用金屬網(wǎng)電連接。
20.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述模塊密封于絕緣封裝中。
21.如權(quán)利要求1所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述模塊與其他類似模塊組合以提供熱電發(fā)電機(jī)。
22.如權(quán)利要求13所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，所述熱電發(fā)電機(jī)適于從機(jī)動(dòng)車的廢熱中提供電力。
23.如權(quán)利要求15所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，可調(diào)整將N腳與P腳分離的蛋格格柵的壁來接觸熱導(dǎo)體從而限制碲蒸汽向N-腳遷移。
24.如權(quán)利要求7所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，至少多個(gè)所述P腳包括位于其熱側(cè)的I^bSnMnTe薄層。
25.如權(quán)利要求7所述的高溫碲化鉛熱電模塊，其特征在于，至少多個(gè)所述P腳包括位于其熱側(cè)的SnTe薄層。
全文摘要
一種長(zhǎng)壽命、低成本、高溫、高效率的熱電模塊。優(yōu)選實(shí)施例包括分兩部分(高溫部分和低溫部分)的蛋格格柵和分段的N腳和P腳，其中針對(duì)在該模塊熱側(cè)與冷側(cè)之間的不同溫度范圍內(nèi)的化學(xué)兼容性或品質(zhì)因數(shù)而選擇三分段的熱電材料。腳包含部分地嵌入熱電分段中的金屬網(wǎng)以幫助即使在顯著溫度變化時(shí)也保持電接觸。在優(yōu)選實(shí)施例中，分兩部分模制的蛋格格柵將熱電N腳和P腳放置到位并提供絕緣與電連接。該蛋格格柵的高溫部分由能在超過500℃的溫度下操作的陶瓷材料構(gòu)成，而其低溫部分由具有極低熱導(dǎo)率的熱電材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)H01L35/12GK102308400SQ200980156485
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者F·A·萊維特, J·C·巴斯, J·W·麥考伊, N·B·埃爾斯納 申請(qǐng)人:Hi-Z技術(shù)股份有限公司