半导体温差发电器匹配负载的热电耦合分析.pdf

测 试 与 分 析 半导体温差发电器匹配负载的热电耦合分析 1 1 1 1,2 1 张 韬 ，周孑民 ，黄学章 ，梁高卫 ，徐 冰 (1. 中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙410083 ；2.邵阳学院，湖南邵阳422000） 摘要：根据实际温差发电器的结构及尺寸建立三维数学模型，模拟了温差发电器的热电耦合工作过程，分析了在发电 器两端陶瓷片恒温工作状态下回路中负载电阻值对发电器工作性能的影响，结果表明改变负载会影响半导体内部温 度分布并导致出现最大输出功率时的负载与发电器内阻不一致而出现漂移，结合模型从理论上解释了出现这种现象 的原因并计算得出此时匹配负载的值。 关键词：温差发电；热电耦合；匹配负载；漂移 TM 913 A 1002- 087 X(2010)10- 1084- 03 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： Thermal electric coupling analysis of matched load of semiconductor thermoelectric generator 1 1 1 1,2 1 ZHANG Tao , ZHOU Jie-min , HUANG Xue-zhang , LIANG Gao-wei , XU Bing （1. School of Energy Science and Engineering, Centralsouth University, Changsha Hunan 4 10083, China; 2.Shaoyang University, Shaoyang Hunan 422000, China） Abstract: Three- dimensional mathematical model for thermoelectric generator based on the structure and size of the real model was established, the relationship between the working performance and the load resistance in loop was analyzed when the two ends of generator operated at the constant temperature. The result shows that the temperature distribution of the elements changes with the variation of the load resistance and the matched load drifts. the reason is explained theoretically and the value of matched load resistance is calculated. Key words: thermoelectric generation; thermal- electric coupling; matched load; drift 温差发电技术是一种固态能量转换方式，能够直接将热 的半导体温差发电器如图1 所示，它由n 型和p 型半导体电 能转化为电能。它具有无运动部件、体积小、质量轻、移动方 偶臂构成，通过金属材料连接起来，最外层加以绝缘陶瓷。当 便和可靠性高等特点，是绿色环保的发电技术。 自从