Solid state energy converter

Details Solid state energy converter Solid state energy converter

H - Electricity

01

L

H01L 31/00 (2006.01)

Patent

CA 2518177

A solid-state energy converter with a semiconductor or semiconductor-metal implementation is provided for conversion of thermal energy to electric energy, or electric energy to refrigeration. In n-type heat-to-electricity embodiments, a highly dopedn* emitter region made of a metal or semiconductor injects carriers into an n-type gap region. A p-type layer is positioned between the emitter region and gap region, allowing for discontinuity of corresponding Fermi-levels and forming a potential barrier to sort electrons by energy. Additional p-type layers can optionally be formed on the collector side of the converter. One type of these layers with higher carrier concentration (p*) serves as a blocking layer at the cold side of the converter, and another layer (p**) with carrier concentration close to the gap reduces a thermoelectric back flow component. Ohmic contacts on both sides of the device close the electrical circuit through an external load to convert heat to electricity. In the case of a refrigerator, the external load is substituted by an external power supply.

L'invention porte sur un convertisseur transistorisé à semi-conducteur ou semi-conducteur/métal convertissant de l'énergie thermique en énergie électrique ou de l'énergie électrique en énergie frigorifique. Dans sa variante <i>n</i> thermique > électrique une région émettrice <i>n</i>?*¿ fortement dopée d'un métal ou d'un semi-conducteur injecte des porteurs dans une région de gap de type <i>n</i>. Une couche de type <i>p</i>, placée entre la région émettrice et la région de gap, permet une discontinuité des niveaux de Fermi correspondants et constitue une barrière de potentiel triant les électrons par leur énergie. On peut également prévoir facultativement des couches de type <i>p</i> du côté collecteur du convertisseur. L'un de ces types de couche à forte concentration en porteurs (<i>p</i>?*¿) sert de couche d'arrêt du côté froid du convertisseur, tandis qu'une autre couche (<i>p</i>?**¿), dont la concentration en porteurs est voisine de celle du gap, réduit l'importance de la composante de reflux thermoélectrique. Des contacts ohmiques disposés de part et d'autre du dispositif ferment le circuit électrique qui comporte une charge extérieure convertissant la chaleur en électricité. Dans le cas de la réfrigération, la charge extérieure est remplacée par une alimentation électrique extérieure.

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