专利名称：Pn结四极管式热电转换和制冷制热装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于热电转换和制冷制热装置的，更具体地说，本发明是关于由两块N型半导体板和两块P型半导体板依次相互接触组成的PN结四极管式热电转换和制冷制热
>J-U装直。
背景技术：
目前，市场上尚未见到由两块N型半导体板和两块P型半导体板依次相互接触组成的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单的、即能用于热电转换又能用于制冷或制热的热电转换和制冷制热装置。本发明的技术方案是由两块N型半导体板和两块P型半导体板依次相互接触构成，两块N型半导体板分别是N型半导体板I和N型半导体板3，两块P型半导体板分别是P型半导体板2和P型半导体板4。N型半导体板I和N型半导体板3的形状和大小可以是一样的，也可以是N型半导体板I的厚度与N型半导体板3的厚度是不一样的，P型半导体板2和P型半导体板4的形状和大小一样，也可以是P型半导体板2的厚度与P型半导体板4的厚度是不一样的。N型半导体板I和N型半导体板3的材料为同一种N型半导体材料，P型半导体板2和P型半导体板4的材料为同一种P型半导体材料。N型半导体板I的右表面与P型半导体板2的左表面接触在一起，P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面接触在一起，N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面接触在一起。N型半导体与P型半导体在处于热源中接触在一起时，在接触面处要发生电子和空穴的扩散，表现在N型半导体中的电子要向P型半导体中扩散，P型半导体中的空穴要向N型半导体中扩散。本发明中，N型半导体板I的右表面与P型半导体板2的左表面接触在一起，P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面接触在一起，N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面接触在一起。因此，本发明能产生如下的一些有益效果I)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，在N型半导体板I的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处，N型半导体板I中的电子要向P型半导体板2中扩散，P型半导体板2中的空穴要向N型半导体板I中扩散；在？型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处，P型半导体板2中的空穴要向N型半导体板3中扩散，N型半导体板3中的电子要向P型半导体板2中扩散；在N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面的接触处，N型半导体板3中的电子要向P型半导体板4中扩散，P型半导体板4中的空穴要向N型半导体板3中扩散。2)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，从N型半导体板3中扩散到P型半导体板2和P型半导体板4中的电子数、即从N型半导体板3中扩散出去的电子数多于从N型半导体板I扩散到P型半导体板2中的电子数、即从N型半导体板I中扩散出去的电子数，从P型半导体板2中扩散到N型半导体板I和N型半导体板3中的空穴数、即从P型半导体板2中扩散出去的空穴数多于从P型半导体板4扩散到N型半导体板3中的空穴数、即从P型半导体板4中扩散出去的空穴数。3)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，N型半导体板3中的电子数少于N型半导体板I中的电子数，N型半导体板3中的空穴数多于N型半导体板I中的空穴数，P型半导体板2中的电子数多于P型半导体板4中的电子数，P型半导体板2中的空穴数少于P型半导体板4中的空穴数。4)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，从N型半导体板I的右表面扩散到P型半导体板2的左表面处的电子数多于从N型半导体板3的左表面扩散到P型半导体板2的右表面处的电子数，从P型半导体板2的左表面扩散到N型半导体板I的右表面处的空穴数多于从P型半导体板2的右表面扩散到N型半导体板3的左表面处的空穴数，从N型半导体板3的右表面扩散到P型半导体板4的左表面处的电子数多于从N型半导体板3的左表面扩散到P型半导体板2的右表面处的电子数，从P型半导体板4的左表面扩散到N型半导体板3的右表面处的空穴数多于从P型半导体板2的 右表面扩散到N型半导体板3的左表面处的空穴数。5)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，N型半导体板3中的电势高于N型半导体板I中的电势，P型半导体板4中的电势高于P型半导体板2中的电势，在N型半导体板3与N型半导体板I之间存在着电势差，在P型半导体板4与P型半导体板2之间存在着电势差，如图2所示。6)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，在N型半导体板I的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处存在着由N型半导体板I的右表面指向P型半导体板2的左表面的电场5，在P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处存在着由N型半导体板3的左表面指向P型半导体板2的右表面的电场6，在N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面的接触处存在着由N型半导体板3的右表面指向P型半导体板4的左表面的电场7，如图3所示。7)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，在N型半导体板I的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处存在着的、由N型半导体板I的右表面指向P型半导体板2的左表面的电场5的电场强度大于在P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处存在着的由N型半导体板3的左表面指向P型半导体板2的右表面的电场6的电场强度，即电子在由N型半导体板I的右表面通过电场5运动到P型半导体板2的左表面处的过程中或电子在由P型半导体板2的左表面通过电场5运动到N型半导体板I的右表面处的过程中电场5对电子所做的功的绝对值大于电子在由N型半导体板3的左表面通过电场6运动到P型半导体板2的右表面处的过程中或电子在由P型半导体板2的右表面通过电场6运动到N型半导体板3的左表面处的过程中电场6对电子所做的功的绝对值。8)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，在N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面的接触处存在着的、由N型半导体板3的右表面指向P型半导体板4的左表面的电场7的电场强度大于在P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处存在着的由N型半导体板3的左表面指向P型半导体板2的右表面的电场6的电场强度，即电子在由N型半导体板3的右表面通过电场7运动到P型半导体板4的左表面处的过程中或电子在由P型半导体板4的左表面通过电场7运动到N型半导体板3的右表面处的过程中电场7对电子所做的功的绝对值大于电子在由N型半导体板3的左表面通过电场6运动到P型半导体板2的右表面处的过程中或电子在由P型半导体板2的右表面通过电场6运动到N型半导体板3的左表面处的过程中电场6对电子所做的功的绝对值。9)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，如果在N型半导体板I与N型半导体板3之间接上负载，负载中有电能输出，可实现热电转换。10)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，如果在P型半导体板2与P型半导体板4之间接上负载，负载中有电能输出，可实现热电转换。11)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，如果将电压大于N型半导体板3与N型半导体板I之间的电势差的直流电源的正极接于N型半 导体板3和将负极接于N型半导体板1，可实现制冷。12)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，如果将电压大于P型半导体板4与P型半导体板2之间的电势差的直流电源的正极接于P型半导体板4和将负极接于P型半导体板2，可实现制冷。13)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，如果将直流电源的正极接于N型半导体板I和将负极接于N型半导体板3，可实现制热。14)当本发明中的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，如果将直流电源的正极接于P型半导体板2和将负极接于P型半导体板4，可实现制热。
图I为热电转换和制冷制热装置示意图；图2为热电转换和制冷制热装置中的电势分布图；图3为热电转换和制冷制热装置中的电场分布图；图4为热电转换和制冷制热装置第一种实施例示意图；图5为热电转换和制冷制热装置第二种实施例示意图；图6为热电转换和制冷制热装置第三种实施例示意图；图7为热电转换和制冷制热装置第四种实施例示意图。图8为热电转换和制冷制热装置第五种实施例示意图；图9为热电转换和制冷制热装置第六种实施例示意图。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述图I中，N型半导体板I的右表面与P型半导体板2的左表面接触在一起，P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面接触在一起，N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面接触在一起。图2中，当PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，N型半导体板3中的电势高于N型半导体板I中的电势，P型半导体板4中的电势高于P型半导体板2中的电势。图3中，当PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，在N型半导体板I的右表面与P型半导体板2的左表面的接触处存在着由N型半导体板I的右表面指向p型半导体板2的左表面的电场5，在P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面的接触处存在着由N型半导体板3的左表面指向P型半导体板2的右表面的电场6，在N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面的接触处存在着由N型半导体板3的右表面指向P型半导体板4的左表面的电场7,电场5的方向与电场6的方向相反，电场7的方向与电场6的方向相反，电场5的方向与电场7的方向相同，电场5的电场强度大于电场6的电场强度，电场7的电场强度大于电场6的电场强度。图4所示的实施例中，当PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，用导线将负载8连接在N型半导体板3与N型半导体板I之间，使负载8上有电能输出，使热能转换成电能，实现热电转换。
图5所示的实施例中，当PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，用导线将负载9连接在P型半导体板4与P型半导体板2之间，使负载9上有电能输出，使热能转换成电能，实现热电转换。图6所示的实施例中，当PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，用导线将直流电源10的正极连接在N型半导体板3和将负极连接在N型半导体板I，使电场5所在的接触面处的热能减少、温度降低，使电场6所在的接触面处的热能增加、温度升高，总体上使电场5所在的接触面处减少的热能多于电场6所在的接触面处增加的热能，总体上使装置的热能减少、温度降低，实现制冷。图7所示的实施例中，当PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，用导线将直流电源11的正极连接在P型半导体板4和将负极连接在P型半导体板2，使电场7所在的接触面处的热能减少、温度降低，使电场6所在的接触面处的热能增加、温度升高，总体上使电场7所在的接触面处减少的热能多于电场6所在的接触面处增加的热能，总体上使装置的热能减少、温度降低，实现制冷。图8所示的实施例中，当PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，用导线将直流电源12的正极连接在N型半导体板I和将负极连接在N型半导体板3，使电场5所在的接触面处的热能增加、温度升高，使电场6所在的接触面处的热能减少、温度降低，总体上使电场5所在的接触面处增加的热能多于电场6所在的接触面处减少的热能，总体上使装置的热能增加、温度升高，实现制热。图9所示的实施例中，当PN结四极管式热电转换和制冷制热装置在处于热源中时，用导线将直流电源13的正极连接在P型半导体板2和将负极连接在P型半导体板4，使电场7所在的接触面处的热能增加、温度升高，使电场6所在的接触面处的热能减少、温度降低，总体上使电场7所在的接触面处增加的热能多于电场6所在的接触面处减少的热能，总体上使装置的热能增加、温度升高，实现制热。可以通过二个热电转换和制冷制热装置并联或多个热电转换和制冷制热装置并联的方式，使负载上输出更多的电能，使更多的热能转换成电能。可以通过多个热电转换和制冷制热装置串并联的方式，使负载上输出更多的电能，使更多的热能转换成电能。
可以通过二个热电转换和制冷制热装置并联或多个热电转换和制冷制热装置并联的方式，提高制冷效果。可以通过多个热电转换和制冷制热装置串并联的方式，提高制冷效果。可以通过二个热电转换和制冷制热装置并联或多个热电转换和制冷制热装置并联的方式，提高制热效果。 可以通过多个热电转换和制冷制热装置串并联的方式，提高制热效果。
权利要求
1.一种PN结四极管式热电转换和制冷制热装置，其特征在于，它由两块N型半导体板和两块P型半导体板依次相互接触构成。
2.根据权利要求I所述的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置，其特征在于，N型半导体板(I)和N型半导体板(3)的形状和大小可以是一样的，也可以是N型半导体板(I)的厚度与N型半导体板(3)的厚度是不一样的。
3.根据权利要求I所述的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置，其特征在于，P型半导体板(2)和P型半导体板(4)的形状和大小可以是一样的，也可以是P型半导体板(2)的厚度与P型半导体板(4)的厚度是不一样的。
4.根据权利要求I所述的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置，其特征在于，N型半导体板(I)和N型半导体板(3)的材料为同一种N型半导体材料。
5.根据权利要求I所述的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置，其特征在于，P型半导体板(2)和P型半导体板(4)的材料为同一种P型半导体材料。
6.根据权利要求I所述的PN结四极管式热电转换和制冷制热装置，其特征在于，N型半导体板(I)的右表面与P型半导体板(2)的左表面接触在一起，P型半导体板(2)的右表面与N型半导体板(3)的左表面接触在一起，N型半导体板(3)的右表面与P型半导体板(4)的左表面接触在一起。
全文摘要
本发明公开了一种PN结四极管式热电转换和制冷制热装置，它由两块N型半导体板和两块P型半导体板依次相互接触构成，N型半导体板1的右表面与P型半导体板2的左表面接触在一起，P型半导体板2的右表面与N型半导体板3的左表面接触在一起，N型半导体板3的右表面与P型半导体板4的左表面接触在一起。在N型半导体板1与N型半导体板3之间或在P型半导体板2与P型半导体板4之间接上负载后能实现热电转换，在N型半导体板1与N型半导体板3之间或在P型半导体板2与P型半导体板4之间接上直流电源后能实现制冷或制热。
文档编号H01L35/32GK102779936SQ201110122590
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者冯建明 申请人:冯建明