半导体热电材料的分类

热电材料种类繁多，如PbTe、ZnSb、SiGe、AgSbTe2、GeTe、CeS及某些Ⅱ-V族。Ⅱ-Ⅵ族、V-Ⅵ族化合物和固溶体，目前已有一百余种。按工作温度分类，可分4大类： 工作温度可高达数千度，主要使用于极高温度的热源。主要材料有Cu2s·Cu8Te2S等。目前，液态材料还处于研究阶段。按功能分类，可分为两大类：

(1)温差发电材料。主要有ZnSb、PbTe、GeTe、SiGe等合金材料。半导体温差发电机的特点是：无噪声、无磨损、无振动、可靠性高、寿命长；维修方便；易于控制和调节，可全天候工作；可替代电池。半导体温差发电机的热源，可用煤油、石油气以及利用Pu238、sr90、Po210等放射性同位素。

(2)温差致冷材料。主要是铋、锑、硒、碲组成的固溶体，通常是由Bi—Sb—Te组成p型材料，Bi—Se—Te组成n型材料。目前，半导体致冷器所用材料是Bi2Te3、Sb2Te3、Bi2Se3及其固溶体，其优值系数z为2～3×10-3/℃。通常把若干对温差电偶排列成阵、组成半导体致冷电堆或组成级联式致冷电堆。目前，一级半导体致冷电堆可达-40℃，两级或三级的致冷器，其致冷温度可达-80℃到-100℃。当然，致冷温度愈低，效率和产冷量就愈低。

半导体、绝缘体和导体由禁带宽度划分，即导带与价带之间的相对位置决定。

1 导体的导带和价带基本重合，禁带宽度为0，电子由价带进入导带基本无需额外能量，因此内部存在大量自由电子，具有低电阻率。

2 半导体导带和价带距离适中，即禁带宽度适中，因此价带中的电子在常见能量级别的激励下，例如光、热和电压，即可进入导带，导致半导体电阻率变化。

3 绝缘体与半导体类同，但禁带宽度很宽，需要大量能量才能导电，例如高于5000V的高压电，因此电阻率很高。光和热通常无法导致绝缘体导电，绝缘体一般耐热性不高，能导致电子跃迁到导带的温度下，大部分碳基绝缘体已经碳化，其余绝缘体已经熔化或气化。

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