Ни один из металлов не имеет коэффициент Зеебека бол 100 мкВ/К. Как видно из табл. 5.4, для подавляющего большинства металі значение коэффициента заметно меньше 10 мкВ/К. Некоторые полупроводп і в практически важном диапазоне температур имеют коэффициент Зеебека уровне 300 мкВ/К. Так как добротность пропорциональна квадрату коэффии ' ента Зеебека, можно с уверенностью утверждать, что применение таких по. т« проводников гораздо предпочтительнее, чем металлов.

Данные, приведенные в табл. 5.4, взяты из справочника по термоэлектро ке, который собран из различных источников. Все элементы, представленн в табл. 5.4, являются металлами. Значение коэффициента Зеебека для полугг водников сильно зависит от уровня примесей. При этом полярность эффск Зеебека зависит от того, является ли полупроводник полупроводником р - і п- типа. Для чистых (без примесей) полупроводников коэффициент Зеебека. вен нулю. Для полупроводников с малой концентрацией примеси коэффицие Зеебека быстро растет, достигая максимального значения, а затем уменьшаете как показано на рис. 5.12.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Не следует выбирать термоэлектрические материалы, основываясь, ко на их добротности. Материал с высоким значением добротности Zможет непригоден, например, из-за низкой температуры плавления. В табл. 5.5 едены значения: добротности Z, максимальной рабочей температуры Тн, наведення ZTH и эффективности р для нескольких материалов. Эффектив - ггь вычислялась по формуле:

Ц = [( 1 + Z<7>)V2 _ !)/((! + Z<T>)1/1 + ТС/ТН)](ТН- Тс)/Т,

Тс = 300 К. Хотя BiSb4Te7 5 имеет самое высокое значение добротности из г материалов, представленных в таблице, низкое значение его максималь - рабочей температуры делает практическое использование этого материала гительно неэффективным. С другой стороны, теллурид свинпа имеет за - jo меньшую добротность, но может работать при температурах до 900 К, этому его эффективность достигает 12,6 %, если холодный торец образца іать при температуре 300 К.

Произведение 7.Т носит название безразмерной добротности. Для каждого лупроводника существует диапазон температур, в котором значение безразмер добротности ZT максимально. В области температур около 100 °С лучше всего ботает Bi2Te3. При более высоких температурах (около 500 °С) можно использі РЬТе, который применяют еще с 1960 г. В настоящее время в этом диапазоне т ператур предпочитают так называемый TAGS (tellurium/antimony/germanium/sil. В 2003 г. разработали материал Zn4Sb3, который имеет отличные характеристи промежуточном диапазоне температур в районе 350 °С. На рис. 5.13 представ данные по полупроводникам p-типа. Отметим, что РЬТе является полупрове ком /7-типа, когда он легирован натрием. Если же в него введены примеси йо свинца, то он обладает свойствами полупроводника и-типа.

Гораздо большие значения величины ZT при комнатной температуре были лучены в лабораторных условиях. Так, для полупроводника p-типа Bi2Te3/Sb-,T

5.9. Некоторые сферы применения термоэлектрических генераторов

имеющего суперрешетку, достигнуто значение произведения ZT = 2,4 при ком­натной температуре.