[发明专利]热电模块以及包含该热电模块的冷却装置

说明书

本发明的实施例涉及一种用于冷却的热电模块，并提供一种热电模块，所述热电模块包括：彼此面对的基板；设置在所述基板之间的第一半导体元件和第二半导体元件，所述第一半导体元件和所述第二半导体元件彼此电连接，其中，所述第一半导体元件和所述第二半导体元件的体积彼此不同。本发明通过使得在包括热电半导体元件中的单元胞中的彼此面对的半导体元件中的任意一个具有大于另一个的体积以加强导电率的提高而具有一种允许冷却效果提高的结构。

技术领域

本发明涉及一种用于冷却的热电模块。

背景技术

通常，一种包含热电转换元件的热电模块具有形成为PN结对(PN junction pair)的结构，其中，P型热电材料和N型热电材料在金属电极之间结合。当在PN结对之间被赋予温度差时，通过赛贝尔效应(Seeback effect)会产生电流，从而热电元件可以作为产生电力的装置。并且，通过珀耳帖(Peltier)效应热电元件可以被用作温控装置，其中，PN结对的一侧被冷却，另一侧被加热。

这里，珀耳帖效应是这样一种现象：在外部施加直流电压时，P型材料中的空穴和N型材料中的电子会发生移动，就会导致在材料的相对端处热量的产生和热量的吸收。赛贝尔效应指的是这样一种现象：当外部热源提供热量时，电子和空穴发生移动，就会在材料中产生电流，从而发电。

由于提高了元件的热稳定性，无振动，无噪音，而且不需要单独的冷凝器和制冷剂，这种使用热电材料的主动式冷却(active cooling)被认为是一种简单而且环境友好的方法。使用热电材料的主动式冷却的应用领域可以包括无制冷剂的冰箱，空调，各种微型冷却系统等，并且尤其是当热电元件附接到各种存储设备上时，由于同传统冷却方法相比，在减小体积的同时,可以将设备维持在均匀且稳定的温度下，因而设备性能可以得到改善。

作为用来测定热电材料性能的要素(factor)，无量纲热电优值(dimensionlessfigure of merit)(下文称热电优值)ZT值可以由下述等式1来定义。

[等式1]

这里，S为赛贝尔系数，σ为电导率，T为绝对温度，к为热导率。

近来，已经报道了以各种角度来提高热电效率的方法。

然而，在大多数情况下，即使被应用到冷却装置中时，也是通过基于相同规格的体型(bulk-type)来制造由P型热电材料和N型热电材料组成的元件，由于P型热电材料和N型热电材料的不同的导电特性，这实际上限制了冷却效率。

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种热电模块，所述热电模块被配置为通过在形成有热电半导体元件的单元胞中，将彼此面对的半导体元件中的一个的体积形成为大于另一个的体积以增强导电特性而具有能够增强冷却效率的结构。

技术方案

本发明一方面提供了一种热电模块,所述热电模块包括至少一个单元胞，所述单元胞具有第一半导体元件和第二半导体元件，所述第一半导体元件和所述第二半导体元件相互电连接，其中，所述第一半导体元件的体积和所述第二半导体元件的体积相互不同。在这种情况下，所述第一半导体元件可以由P型半导体元件形成，所述第二半导体元件可以由N型半导体元件形成，并且提供了一种冷却模块，所述冷却模块通过将所述N型半导体元件的体积形成为相对大于所述P型半导体元件的体积的结构来实现。

有益效果

根据本发明实施例，通过在形成有热电半导体元件的单元胞中，将彼此面对的热电半导体元件中的一个的体积形成为大于另一个的体积，来改善导电特性，从而具有增强冷却效率的效果。