Szia! 12 hüvelykes szilícium lapkák szállítójaként gyakran kérdeznek a termoelektromos tulajdonságaikról. Tehát merüljünk bele, és fedezzük fel, mi teszi ezeket az ostyákat olyan különlegessé a termoelektromosság szempontjából.
Először is, mi is pontosan a termoelektromosság? Nos, az egész a hőmérséklet-különbségek és az elektromos feszültség kapcsolatáról szól. Ha egy anyagon hőmérsékleti gradiens van, az elektromos feszültséget generálhat, és fordítva. Ez a tulajdonság rendkívül hasznos egy csomó alkalmazásban, mint például a hőt elektromos árammá alakító termoelektromos generátorok és a Peltier hűtők, amelyek elektromosságot használnak hőmérséklet-különbség létrehozására.
Most beszéljünk a szilíciumról. A szilícium félvezető, és termoelektromos tulajdonságait néhány kulcsfontosságú tényező befolyásolja. Az egyik legfontosabb a kristályszerkezete. A 12 hüvelykes szilícium ostyák általában egykristályos szilíciumból készülnek, amely rendkívül rendezett atomelrendezéssel rendelkezik. Ez a rendezett szerkezet befolyásolja a hő és az elektronok mozgását az anyagon.
Az egykristályos szilíciumban a hő főként rácsrezgésekkel, úgynevezett fononokkal kerül átadásra. A kristályrács szabályos atomelrendezése lehetővé teszi a fononok viszonylag szabad mozgását. A hőátadásban azonban az elektronok is szerepet játszanak. A szilíciumban az elektronok hőt és elektromosságot is hordozhatnak. Az elektronok mozgását a félvezetőben lévő energiasávok befolyásolják. A szilíciumnak van egy sávszélessége, amely a vegyértéksáv (ahol az elektronok atomokhoz kötődnek) és a vezetési sáv (ahol az elektronok szabadon mozoghatnak) közötti energiakülönbség.
Egy anyag termoelektromos teljesítményét gyakran egy érdemi számmal mérik, amelyet ZT-értéknek neveznek. A ZT a következőképpen számítható ki: ZT = (S²σT)/κ, ahol S a Seebeck-együttható, σ az elektromos vezetőképesség, T az abszolút hőmérséklet és κ a hővezető képesség.
A Seebeck-együttható (S) annak mértéke, hogy mekkora feszültség keletkezik egységnyi hőmérséklet-különbségenként. A szilíciumban a Seebeck-együttható az adalékolási szinttől függ. A dopping az a folyamat, amikor szennyeződéseket adnak a szilíciumhoz, hogy megváltoztassák annak elektromos tulajdonságait. Például a foszfor (donor szennyeződés) hozzáadása n-típusú szilíciumot hoz létre extra elektronokkal, míg a bór (akceptor szennyeződés) hozzáadásával ap - típusú szilícium jön létre lyukakkal (hiányzó elektronok). A Seebeck-együttható lehet pozitív vagy negatív, attól függően, hogy az anyag p típusú vagy n típusú.
Az elektromos vezetőképesség (σ) azzal függ össze, hogy az elektronok vagy lyukak milyen könnyen mozoghatnak az anyagon. A szilíciumban a dopping jelentősen növelheti az elektromos vezetőképességet. A magasabb adalékolási szintek több töltéshordozót (elektronokat vagy lyukakat) jelentenek, ami magasabb vezetőképességhez vezet. De van egy kompromisszum. Az adalékolási szint növelése a hővezető képességet is növelheti, mert a töltéshordozók hőt is hordozhatnak.
A hővezető képesség (κ) annak mértéke, hogy egy anyag milyen jól vezeti a hőt. A szilíciumban a hővezető képesség viszonylag magas néhány más termoelektromos anyaghoz képest. Ez a hatékony fonontranszportnak köszönhető az egykristályrácsban. A termoelektromos alkalmazásoknál azonban gyakran alacsonyabb hővezető képességre van szükség, mivel ez segít fenntartani az anyagon keresztül az elektromosság előállításához szükséges hőmérsékleti gradienst.
A 12 hüvelykes szilíciumlapkák termoelektromos teljesítményének javítása érdekében a kutatók és a gyártók folyamatosan keresik a ZT-érték optimalizálásának módjait. Az egyik megközelítés a hővezető képesség csökkentése anélkül, hogy túl sok elektromos vezetőképességet kellene feláldozni. Ezt úgy lehet megtenni, hogy nanostruktúrákat vagy hibákat viszünk be a szilíciumba. A nanostruktúrák szétszórhatják a fononokat, csökkentve azok hőhordozó képességét, miközben viszonylag csekély hatással vannak az elektronok mozgására.
Egy másik módszer a különböző adalékolási szintek és anyagok kombinációjának alkalmazása. Például egy többrétegű szerkezet létrehozása váltakozó p-típusú és n-típusú szilíciumrétegekkel növelheti a termoelektromos teljesítményt. Ezeket a rétegeket úgy lehet megtervezni, hogy optimalizálják az elektronok és a hő áramlását, javítva a teljes ZT értéket.
Hasonlítsuk össze a 12 hüvelykes szilícium ostyákat más méretekkel. mi is kínálunk3 hüvelykes szilícium ostya (76,2 mm)és6 hüvelykes szilícium ostya (150 mm). Az ostya mérete bizonyos mértékig befolyásolhatja termoelektromos tulajdonságait. A kisebb ostyák eltérő felület/térfogat arányúak lehetnek, ami befolyásolhatja a felületi hőátadást. Azonban a szilícium alapvető termoelektromos tulajdonságait, például a Seebeck-együtthatót és az elektromos vezetőképességet elsősorban az anyag belső tulajdonságai határozzák meg, nem pedig a lapka mérete.
A miénk12 hüvelykes szilícium ostya (300 mm)széles körben használják a félvezetőiparban különféle alkalmazásokhoz. A termoelektromos alkalmazásokban a nagy méret lehetővé teszi nagyobb méretű termoelektromos eszközök gyártását. Ez előnyös lehet olyan alkalmazásokban, ahol nagy teljesítményre van szükség, például az ipari folyamatok hulladékhő-visszanyerő rendszereiben.
A termoelektromos tulajdonságok mellett a 12 hüvelykes szilícium lapkáknak más előnyei is vannak. Nagy felületet kínálnak az eszközök gyártásához, ami növelheti a gyártás hatékonyságát. A kiváló minőségű egykristályos szerkezet egyenletes teljesítményt biztosít az ostyában, ami kulcsfontosságú a megbízható termoelektromos eszközök tömeggyártásához.
Ha kiváló minőségű, 12 hüvelykes szilícium lapkákra vágyik termoelektromos alkalmazásokhoz, szívesen beszélgetünk Önnel. Akár kutató, aki új termoelektromos anyagokat szeretne kifejleszteni, akár termoelektromos eszközöket gyártó gyártó, ostyáink megfelelnek az Ön igényeinek. Lépjen kapcsolatba velünk, hogy megbeszélést indíthasson konkrét igényeiről, és arról, hogy miként segíthetünk céljai elérésében.
Referenciák:
- Rowe, DM (szerk.). (2006). CRC termoelektromos kézikönyv. CRC sajtó.
- Dresselhaus, MS, Chen, G., Tang, MY, Yang, RG, Lee, H., Wang, DZ és Ren, ZF (2007). Új irányok az alacsony dimenziós termoelektromos anyagokhoz. Advanced Materials, 19(19), 2437-2469.