[发明专利]一种无需电极碲化铋热电器件及其制备方法

权利要求书

1.无需电极碲化铋热电器件，其特征在于：它由陶瓷基板、人造倾斜结构碲化铋热电材料和导线组成，人造倾斜结构碲化铋热电材料的左右两侧面连接导线，人造倾斜结构碲化铋热电材料的上下表面设有陶瓷基板层，人造倾斜结构碲化铋热电材料由p型和n型碲化铋材料交替排列组成，p型和n型碲化铋材料界面与人造倾斜结构碲化铋热电材料底面呈一定的夹角。

2.根据权利要求1所述的无需电极碲化铋热电器件，其特征在于：所述的p型碲化铋材料为Bi_0.5Sb_1.5Te₃，n型碲化铋材料为Bi₂Te_2.7Se_0.3，p、n型碲化铋材料重叠的总层数为5~65，每层p型和n型碲化铋材料的厚度为0.5~3mm，p型和n型碲化铋材料界面与人造倾斜结构碲化铋热电材料底面的夹角为20~70°。

3.根据权利要求1所述的无需电极碲化铋热电器件，其特征在于：

所述的导线为Ag或Cu，所述的导线直径为0.1~0.5mm；

所述的陶瓷基板为Al₂O₃或AlN。

4.权利要求1所述的无需电极碲化铋热电器件的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）根据p、n型碲化铋重叠的总层数及每层厚度要求，结合p、n型碲化铋材料块体的密度和模具直径，计算每层p型Bi_0.5Sb_1.5Te₃和n型Bi₂Te_2.7Se_0.3合金粉体的用量并准确称量；

（2）按多层设计的顺序，将p和n型合金粉体交替装入石墨模具中，每装一层粉体，预压成型一次，直至所有粉体装完；

（3）将上述装有多层碲化铋粉体的石墨模具置于放电等离子体烧结设备中，进行烧结，形成叠层结构碲化铋热电材料；

（4）人造倾斜结构碲化铋热电材料的制备：

将所得的叠层结构碲化铋热电材料进行两次线切割，得到p型和n型碲化铋材料与底面夹角为20~70°的人造倾斜结构碲化铋热电材料；

（5）无需电极碲化铋热电器件的集成与组装：

a焊接导线：将人造倾斜结构碲化铋热电材料打磨处理，使其左、右两个侧面具备一定表面粗糙度，然后将导线焊于左、右两侧；

b粘结陶瓷基板：将耐高温粘结剂涂于人造倾斜结构热电材料上、下表面，粘上陶瓷基板，经室温固化成型后得到无需电极碲化铋热电器件。

5.根据权利要求4所述的无需电极碲化铋热电器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的预压压力为3~10MPa，保温时间5~15min。

6.根据权利要求4所述的无需电极碲化铋热电器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的烧结温度350~550℃、烧结压力30~50MPa、烧结保温时间5~20min。

7.根据权利要求4所述的无需电极碲化铋热电器件的制备方法，其特征在于：所述的导线与人造倾斜结构碲化铋热电材料的连接方式为锡焊，焊点直径为0.1~2mm。