热电器件的热弹性应力分析及外加电、磁场环境下的性能测试

摘要

近年来，全球性的环境恶化和能源危机正威胁着人类的长期稳定发展，各国政府对绿色环保技术的研究与利用给予了前所未有的关注和支持。热电制冷器是一种无需化学反应的全固态能量转换方式，具有无噪音、体积小、移动方便、使用寿命长等优点，有广泛的应用前景，因而探寻较高热电性能材料以及合理优化热电制冷器结构，从而提高热电制冷器制冷效果成为备受瞩目的焦点。　　 为了方便今后热电制冷器结构的优化设计，避免材料承受过大的应力而发生变形，本文以薄膜式热电制冷器件为例，在对热电材料薄膜进行热分析的基础上，建立弯曲热弹性应力模型，来描述热电材料薄膜内部的热弹性应力分布状态，并分析了影响薄膜内热弹性应力分布的因素。且考虑到热电制冷器件经常工作在航空航天、深海等特殊环境下，将受到自然界电磁场的影响。为验证外界电磁场对半导体制冷片制冷效果的影响，本文构建实验平台，系统测试了在外加电场或外加磁场环境下，半导体制冷片的制冷性能的改变。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1热电制冷的发展

1.2热电制冷的研究现状

1.2.1热电材料的新进展

1.2.2热电制冷器结构的新进展

1.3本文工作

第二章热电器件的原理

2.1可逆热电效应

2.2不可逆热效应

2.3热磁效应

第三章薄膜式热电制冷器的热分析和热应力分析

3.1薄膜式热电制冷器的热分析

3.2薄膜式热电制冷器工作状态的分析

3.2.1最大制冷量

3.2.2最大温差

3.2.3最大制冷效率状态

3.3热电材料薄膜的热弹性应力模型

3.3.1轴向热弹性应力模型

3.3.2弯曲热弹性应力模型

3.4影响薄膜内热弹性应力分布的因素

3.4.1温度分布对薄膜热弹性应力分布的影响

3.4.2热电材料对薄膜热弹性应力分布的影响

3.4.3几何结构对薄膜热弹性应力分布的影响

第四章外加电场或磁场对半导体制冷片性能的影响

4.1实验平台设计

4.2实验方案与过程

4.2.1外加电场测试

4.2.1外加磁场测试

4.3实验数据结果分析

4.3.1外加电场对半导体制冷片的影响

4.3.2外加磁场对半导体制冷片的影响

第五章结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文