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。
半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。
元素半导体 在元素周期表的ⅢA族至IVA族分布着11种具有半导性的元素,C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态B、Si、Ge、Te具有半导性;Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。
P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解,所以它们的实用价值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属,半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。
新型材料:
其结构稳定,拥有卓越的电学特性,而且成本低廉,可被用于制造现代电子设备中广泛使用的场效应晶体管。
科学家们表示,最新研究有望让人造皮肤、智能绷带、柔性显示屏、智能挡风玻璃、可穿戴的电子设备和电子墙纸等变成现实。
昂贵的原因主要因为电视机、电脑和手机等电子产品都由硅制成,制造成本很高而碳基(塑料)有机电子产品不仅制造方便、成本低廉,而且轻便柔韧可弯曲,代表了“电子设备无处不在”这一未来趋势。
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