半导体热电材料类别划分

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，已有一百余种。

按工作温度分类，可分4大类：

低温材料

    工作温度约为200℃，主要是Bi2Te3及Bi2Te3为基的固溶体合金材

料，常用于温差致冷，小功率的温差发电器(如心脏起搏器)和级联温

差发电机的低温段。温差电材料的转换效率一般为3%～4%。

中温材料

    工作温度约为500～600℃，主要是PbTe、GeTe、AgSbTe2或其

合金材料。PbTe早已用于工业生产，是较成熟的材料，它制备工艺较

简单，且可制成n型和p型材料。AgSbTe3具有极低的晶格热导率，前

途看好。中温材料可用于温差致冷(如PbTe等)，而主要用于温差发电

机和级联温差发电机的中温段，工作温度的上限由材料的化学稳定性

决定。材料的转换效率一般为5%左右。

高温材料

    工作温度约为900～1000℃，主要有SiGe、MnSi2、CeS等。SiGe

合金是较成熟的合金材料。虽然制备工艺有一定难度，但机械强度

大，工作温度范围宽，从室温到900℃间的平均优值可达8.5×l0-

3/℃，SiGe合金材料的理论转换效率可达10%。

液态材料

    工作温度可高达数千度，主要使用于*温度的热源。主要材料有

Cu2s·Cu8Te2S等。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。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。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。