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組員 :49914010 林資原 49914039 龔家一

熱電材料. 組員 :49914010 林資原 49914039 龔家一. 1823 年， Seebeck 發現由兩種不同金屬接合成的線路上，若兩接點間有溫差時，即會產生電位差。這個現象即是熱電偶 (thermal couples) 測量溫度梯度及熱電產生器 (thermoelectric generator) 之工作原理。 12 年後， Peltier 則發現若於由兩種不同金屬接合成的線路上通電流，其中一接點會放熱而另一接點則會吸熱。而這個現象即是熱電致冷器 ( thermoelectriccooler ) 之工作原理。.

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  1. 熱電材料 組員:49914010林資原 49914039龔家一

  2. 1823 年，Seebeck發現由兩種不同金屬接合成的線路上，若兩接點間有溫差時，即會產生電位差。這個現象即是熱電偶 (thermal couples) 測量溫度梯度及熱電產生器(thermoelectric generator) 之工作原理。 12 年後，Peltier則發現若於由兩種不同金屬接合成的線路上通電流，其中一接點會放熱而另一接點則會吸熱。而這個現象即是熱電致冷器 (thermoelectriccooler ) 之工作原理。

  3. 熱電材料是一種能將電能與熱能交互轉換的材料，此種材料能夠在足夠的溫差下產生電動勢，達到以熱生電的現象。熱電材料主是要由Te、Bi、Sb、Se..等元素組成的半導體。熱電材料是一種能將電能與熱能交互轉換的材料，此種材料能夠在足夠的溫差下產生電動勢，達到以熱生電的現象。熱電材料主是要由Te、Bi、Sb、Se..等元素組成的半導體。 (圖一)( 圖二)

  4. ZT = S2σ T/（κe+κL） • 熱電材料的效率可由熱電優值係數ZT = S2σ T/（κe+κL）來定義，其中S為熱電動勢或西貝克係數，σ為電導率，T為溫度，κe和κL則分別為電子與聲子的熱傳導率。由此可知，好的熱電材料需要有低的熱傳導率，同時亦須具有高的導電性。

  5. 材料分類 • 目前熱電材料的選擇可依其運作溫度分為三類： • (1) 碲化鉍及其合金：這是目前被廣為使用於熱電致冷器的材料，其最佳運作溫度<450℃。 • (2) 碲化鉛及其合金：這是目前被廣為使用於熱電產生器的材料，其最佳運作溫度大約為1000℃。 • (3)矽鍺合金：此類材料亦常應用於熱電產生器,其最佳運作溫度大約為1300℃。

  6. 材料製程 • 目前熱電材料製備技術，主要可區分為傳統製造塊材技術、粉末冶金技術與微加工技術三種。 • 傳統製造技術大略分為兩種，包含布里茲曼法、CZ法(柴氏拉晶法)等 • 粉末冶金技術主要有三類，包括熱壓成形法、熱擠壓成形法與火花電漿燒結法等 • 微加工技術則較偏向於目前半導體工業常見製程技術，包括物理氣相沉積、化學氣相沉積與電化學沉積法

  7. 熱電材料的應用 • 熱電材料主要應用於熱電致冷器與熱電發電機，由露營用的手提冷卻器、汽車內的車用冰箱、電腦的CPU散熱器、廢熱回收系統到太空科技的半導體發電晶片都可以看到其應用的蹤跡。

  8. 熱電材料的應用

  9. 熱電材料優、缺點 • 優點： 缺點: 1. 小、堅固、無移動零 1.轉換效率低 2. 使用壽命長 2.單價高 3.可靠度高 4. 環保

  10. 參考資料 • http://www.sinica.edu.tw/as/advisory/journal/14-1/24-26.pdf • http://thinktank.stpi.narl.org.tw/Chinese/Science_Report/2007/(SR9609004)%E7%86%B1%E9%9B%BB%E8%BD%89%E6%8F%9B%E5%8F%8A%E5%85%B6%E6%87%89%E7%94%A8.pdf.pdf • http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1305100615202 • http://www.phys.sinica.edu.tw/~lowtemp/thermoele.ppt • http://www.nature.com/am/journal/v2/n4/full/am2010112a.html • http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E6%99%B6%E6%A0%BC • http://e-info.org.tw/column/EPenergy/2004/ep04110101.htm • http://www.cepp.gov.tw/TheFiles/publication/07236c53-692c-4fec-8860-c9f0ce1ef76e.pdf

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