新型结构热电元件的多物理场耦合研究

为了改善热电元件的工作性能,提出了两种新型结构的热电元件,分别是半倾斜型和双倾斜型,倾斜角度57.99°。参考传统的垂直型热电元件,采用数值模拟的方法,通过控制电流、热端温度和冷热端温差等参量,对三种结构的热电元件进行了温度场、电场耦合分析。结果显示:双倾斜型电热元件能够实现最低的冷端温度,且随着电流的增大,不同结构冷端温度的差值先增大后减小;在小功率条件下,双倾斜型电热元件制冷量最大;双倾斜结构能够达到最高的制冷系数,但在大功率条件下制冷系数却最低;倾角为钝角处存在场强突变现象;最大电流密度均出现在不与半导体接触的铜片区域中;双倾斜结构更适用于微小型低功耗热电设备。