热分析测试,表面绝缘电阻试验
实际非本征半导体的性质决定了二者不可兼得:电流大要求电导率σ高,而σ和α都是载流子浓度的函数。随着载流子浓度的增加,σ呈上升趋势,而α则下跌,结果ασ只可能在一个特定的载流子浓度下达到大(注:由热激活产生的电子-空穴对本征载流子,对提高热电效益不起作用)。
半导体制冷单元的P型柱和N型柱,都跨接在Tc和Th之间。这就要求它们具有大的热阻。否则,将会加大Tc和Th间的漏热熵增,从而抵消从Tc端吸热向Th端放热的制冷效果。终决定热电材料性能优劣的是组合参数,其中κ是材料的热导率。参数Z和温度T的乘积ZT无量纲,它在评价材料时更常用,是性能佳的热电材料,其ZT值大约是1.0。为要使热电设备与传统的制冷或发电设备竞争,ZT值应该大于2。
Glen Slack把上述要求归纳为“电子-晶体和声子-玻璃”.也就是说,好的热电材料应该具有晶体那样的高电导和玻璃那样的低热导。在长程有序的晶体中,电子以布洛赫波的方式运动。刚性离子实点阵不会使传导电子的运动发生偏转。电阻的产生来源于电子同杂质、晶格缺陷以及热声子的碰撞。在完善的晶体中σ可以很大。
半导体中的热导包含两方面的贡献:其一由载流子(假定是电子)的定向运动引起的(κe);其二是由于声子平衡分布集团的定向运动(κp).根据维德曼-弗兰兹定律,κe∝σ.人们不可能在要求大σ的还要求小的κe.减小热导的潜力在于减小κp,它与晶格的有序程度密切相关:在长程有序的晶体中,热阻只能来源于三声子倒逆(umklapp)过程和缺陷、边界散射