3 / 11
А.С. Морозов, А.С. Кротов, С.И. Каськов
50
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 5
Оценка параметров и размеров ТЭХ.
Материалы полупроводников подби-
рают приближенно: материалом
n-
ветви выбран сплав Bi–Sb,
p-
ветви — Bi
2
Te
3
. От-
метим, что характеристики материалов также подбирали приближенно, поскольку
не было найдено достаточно точных данных в литературе по термоэлектрическим
свойствам полупроводников при низких температурах, а также не были проведены
соответствующие эксперименты. В общем случае характеристики зависят от мно-
жества факторов, влияние которых сложно прогнозировать:
– концентрация носителей (в [5] ее оптимальное значение предлагается рас-
считать численно, используя вариационный подход, можно также определить
экспериментально);
– способ получения кристаллов [6] — экструзия, зонная плавка, метод
Чохральского, кристаллизация в узких щелях и т. д.;
– чистота материала влияет на подвижность носителей, механизм рассея-
ния, концентрацию носителей;
– ориентация образца материала при измерении его характеристик —
многие используемые материалы обладают анизотропными свойствами.
Используя известные данные, экстраполяцию и простые оценочные расче-
ты, приняты характеристики материалов, приведенные в таблице.
Характеристики используемых в оценке материалов ветвей ТЭХ
Параметр
Bi–Sb
Bi
2
Te
3
z
, K
–1
5
·
10
–3
[7, 8]
1,8
·
10
3
(77 K)
2
·
10
3
(100 K)
0,76
·
10
3
(60 K)*
, B/K
180
·
10
–6
[7, 9]
60
·
10
–6
**
,
Вт
см K
2,9
·
10
–2
[9]
7,5
·
10
–2
**
1 ,
1
Ом см
4500 [8, 9]
1,585
·
10
4
* Рассчитано по
, , ,
приведенным в таблице.
** Выбран худший случай из имеющихся данных.
Рассчитаем коэффициент добротности для
p–n
пары:
2
1 2
3 1
ТЭ
1
2
2
1
2,1 10 K ,
z
где индекс 1 соответствует материалу Bi–Sb; индекс 2 соответствует материалу
Bi
2
Te
3
.