温 差 电 发嚣的 设
山计 菏东 泽学 院机 电 工程 系◆ 冰 阴
指
教 师导资
源短缺 是 人 类 共 同面 临 的 棘 手 问 题 据 测。
桂林杨
我制作了温差发电们模块组 盛水器的装置。在底 其 部 涂上热导脂 与硅温 模块的差 冷端 保 持良好的 热 接 （ 触开水 温的 度为 １ Ｏ Ｏ℃ ，所 以冷端 的度可温持 维 在１２ Ｏ ℃１～ Ｏ ℃３） 。模块热 端下向 紧贴铝片上（ 在 也 使用 导热脂硅） 。盛 器水与铝用销片锁钉紧以保持温 差模 两块与面， 热冷的紧密源触接。铝 另外有片两
个支 柱用来调 节 与 煤炉 或 它其热源 之 间的 距 离 当热，
算
，地球上的 煤可供采开 Ｏ １Ｏ一 １５ Ｏ年 ， 然天 可气 供 开 ５ Ｏ 采 一 ６Ｏ年， 石可油 开采供３ Ｏ 一４Ｏ年 ， 其 中石 油稳定供不给超 过２ 年 。 随着环Ｏ意识保加的 ， 强及以 传对能统未源中来匮间缺的心 担，充 分用现利资 有源开发和新能日源受益到人们关的注 。 因此 我们
研，制 了一 种 利 用 大 自 中 广然泛 在存的 温 差 行进 电的 发装置 — 温 差发 —电 器。
源温度 较高可调大铝 时与热片源间之的隙，空从而 使热 端温度高于不２ Ｏ ℃０ 。采用 电炉 作 热 为 ，控 源 热制端 温 度在 １ Ｏ 一８ ２ ＯＯ ℃之，间 水开沸腾 ，后测 模块的冷端 温得度 在 １２ Ｏ ～１３ Ｏ℃ 之 ， 间因而差温 电模块的发两温端 差
低最可持 ５ 维Ｏ～ Ｏ６ Ｃｃ通过。实 ，验我 们 可 看以 出，
温差
电发将能直热 接转化为电能 ， 使在即微小 温差在的情 存下也况能应 用 是，用范 围适广很的
绿 色环保 型能 — —源 它 至甚 利 能用 人的 体 ，热 为各 种便 携式 设 备 电 ， 供 真做 正到“ 变 废为宝 ” 。
温 发差 器 电作工时 无噪音、 无污染 ， 使寿用命
超过十年 ，免 维护 可 广泛用，油于 田 野外、 军 事 、等 领 域 。同时温 差 发 电 还器可 应以 用于 太阳能 、地 热 、
半导温差发体模块作电 电源 为其，串并的情联况与 其它源电串的联并无本质区并。别
使 时 用，在 温差发 电 组 件 的两面 金与 属 散热 片
工业废能等领域 ， 使 热直接转化 能电能。另外 ， 为
导体 发半 电 块模 体 积小 ，量重 ， 便 轻于带 携，可 广 用 泛 于 小 家 制造 、 仪电仪器 表 玩 、 具 旅及 业游。
之涂上间层一导热脂硅 ， 以于利热 ，散 小热减 阻。 外另。温 差 电发件 受热组均匀要。 不能直接 用明火 发烤组电件要。使发电件组平贴稳在高物体表 温面 ，
高温 热温 面度 不能 超过 １ Ｏ ８℃ 。 冷 其 必面须 加装金 属 热 散片， 并采 风 取冷 水、 、 油冷冷 或 其 冷 却 措 它
１．总 体 构结
施
，确 保够能热把面传 来过 热量 即的时带走 ， 保 以持发 组电件两的温面差， 高提电效果 发
。（２ ） 温差发 电模
块
温发差 器主电 要由半体温导差 发电模 块 控 和器两部制分成组 。其中制器控括升压包电路 、保护
电 等 路电 路 ，其 结构 如 图１ 所 。示 ２ 工． 原作 理 部 分及电路 图
１（） 盛 器水 置装
半
体导 温差发电模 是块根 塞据 克贝效 应成制
， 的即两种半导把 体的接合 置于 端高温 处， 于低温
境环 另一的就端得到可电动势 ：
Ｅ ＝ ａ△Ｔ
为了获得大的较差 同温时为了 保护 电模发
。块’ ‘０ 。 ‘。０。。‘■■ 一 ■＿＿。＿＿ ＿＿＿－＿ ＿。一＿ ’＿＿ ＿－ ● ＿＿ 。一＿ －－－＿－ ＿—－ ＿．一
差温电发 模 块 充电电 路 十 叫蓄电 压升电 路 ｜ ｌ ｌｌ ｉ黪 ｜ 雾 ≯ 誊 ｜ ＿ｊ图１ 发电器差结的构硼
载 负 ｌ
－ —－—－－
。Ｊ （下 转 ３页 ９）
３
电４制作子 ２ｏ ｏ９ 年第 １ １ 期
（ 上
接３ ４ ） 页式中 ｏ 【 为 塞贝克 数系 ．单其 为位ｖ Ｋ／ ．塞 贝克
低的直流 电转化压较成高的直流 电 。压 Ｖｏ ＝１ｌ ２ ５ｘ
数系ａ 是 材料本由的电身能带子结决定构。 的半
体 温 导差 电模 发的 外形块 寸尺 为 ４ ｍｍＯ× ４ Ｏｍ ｍ × ４ｍ ，ｍ共有 ２１７ Ｐ对Ｎ ， 结具有一 定 耐的高 温特 性（热 端 稳定作温工可 度达 ８１ ０℃ 最 高．短 冲 时温度 击 ２ ２０ ） 。℃其形和状结构图如２所示。 通实过验定测的 关有差发电模块温具体的参
数如表１ 所 示。
１ （ 鲁 ） Ｖ ＋，其 路电 如图４ 所 。 示
（
） 充 ３电电路 由温发 电差模 块 输出电的经 压电 Ｃ１ 容滤、 后波 通过 电， 、感 流整二极给蓄管电 池电 充， 其路电如 图
３ 示所 。
（ ４
） 升压 电 路
当温差
发模块 电侧温差较低时 ，产两的生势电 差 较 低 。为防止这种况情 ，在控制 中设器置了升电压 路 。 借 Ｐ Ｔ助１ ３ １直流０升压集块 ，成通 调 过可节调 电阻 Ｒ２ 和Ｒ３的 值 ， 可以将阻温差发电 块产模生 的 较
Ｔ Ｐ１３ Ｏ是一１ 款低 最动启电 压可 低 １ 于Ｖ小 的
尺
寸高效 升率压 Ｄ ／ Ｃ Ｄ转Ｃ换器， 用采 适应自 流 电模
式 ＷＰ 控Ｍ环制
路 。内其部包含 误差大放器 斜、 产生器 坡 、较比器 、率功开关和 驱动 器。 Ｔ Ｐ １ ３０１能 在 宽较的载 电负范流围内 定稳高效的工作 和，且不并 要任需何 外部偿补电 路 。 Ｐ Ｔ１３ ０的１动启压可电于 １低Ｖ， 此因可 足温 满 较 差低 的时 用应。 Ｐ Ｔ １ ３ １内０ 含 部 有２ Ａ功 率 开
表 １温 差发电 器 的具 体参 数
关
，供 电最大输 时电流可出达３ ０ ０ｍ Ａ 同， 还提时 供 数 值２
－７ ３ ｌ７ ０ ． ０
７数参
流 电 压 电表 面阻
单位电
Ａ Ｖ ＯＨＭ Ｓ
于用 驱外动 部功 器件 （ Ｎ 率ＭＳ或Ｏ Ｎ Ｎ）Ｐ的 驱 动 端口以便。在用应要需更负大载电 流时，扩展出输 电流。 ５ ０ ０ Ｈ ｚＫ开的频关率缩可小部外件元的尺。寸 输 出电 压由两个外 部电设 阻定 １ ４。 ｕ 的低静Ａ态 流电 ， 再加上高 效率 ，可 使用 长更 间时 因此。 们我 择选 Ｐ Ｔ ３ １０１ 及 其 电路为作压电路 。 升 （５ ） 制控 器路 电 保为证差温 发器电能可靠定稳地作工， 们设我 计 了欠压 限流、保 电路 ， 护其路电如图５所示 。
宽
度 长度
厚度 度负厚 差偏 平行 偏 导差长度 线 截面面 积 熔 温点 度
ｍｍ
ｍ ｍ ｍ ｍｍ ｍ ｍｍ ｍ ｍ ｍｍ ℃
４
±０ ＿０５
４ ０± ． ５ ３Ｏ ８ ． ± Ｏ ５． ．０Ｏ ５ １ ０ ５ ． ０ ３ ８ １ ８ ３
２ ００ ９年第 １ １ 期 电子作 ３ ９制
蓄当 池电的 电 低压 ０于． ８ Ｖ 或负 载电流高 于
．０ １Ａ ， 时体管 Ｑ晶截止 ２， 蓄电池 就止对停外供电
。从而有地效护保了电路 。
Ｉ
、三 论 结 Ｉ ＿＿ ＿ ・・— ＿＿ 一半导
温体发差器电， 一种是利温用直差将接热 转能为电能的化固态能全量转发 化装电，置它需 无化 学应且反机无械移动部分 ， 因而有无具噪 ，音无 污
Ｊ
二、 家温差发用效果图电
Ｉ ■—■ ●■— ■ — ■ — ■— ■ ■ — ■— ■ ■ ■ ■ ■ —■ ■— ■— ■
家
温差用发电效果图如图 ６所器 示 。
染，
磨损 无 ，量轻 ， 重 用寿命长使优等。点被广地泛
用于业工余 热 废热．的回 利收用航，辅助电天系力
等。随统着源能的短及缺们人断提高不的环境保护意
Ｄ２
５Ｒ
识， 特
是全别气球候暖问变 ， 半导题体温发差技电术 以其种优各越来越点 引人起们的关注 。此因差温 发
６Ｒ １ ｋ０
§
Ｉ． 而 ｋ
Ｒ４ １ ． ５ ｋ
ｏ—
‰。＋
Ｃ Ｃ Ｉ
Ｇ Ｎ Ｄ 一
电 具有很好器推广的和实价用值。
Ｒ ７ １ ０ ｋ
Ｌ Ｍ ３ ８ ５ ｌ
Ｕ
Ｕ Ｑ
２
Ｒ８ １
２． ２ｋ １ Ｏ ＵＴ Ｕ Ｔ
输 出
９Ｒｌ ｌ ２． ２
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． ； ．喜 ｔ ．
（
上接５ ３ 页）
器。Ｎ 荡 Ｅ５ ５最好５使是 ８ 用 插座脚安 ， 装这样好的 处 不是会损坏器件， 但 它的管 脚的列排序先顺 定
两只确光二发管极 一（发只红光 一，发黄光只 Ｊ 即，两
二个极管的发颜光最好色相同 不一，颜种色表一种示 流 向 即顺时针方，向动流和逆 时针方向动。 流红光 发
好，
再进行 围外元的件焊接 为了。试的调便方， 直能
接 出看果 ，效在 它 的输端 ，出装上一 限流只阻电和
只发光一二管极 以，察观 路的工电 与否作和频 的率高
低。
的 极管二 负极的都连一在 ，起 接于 钮子开的 关 “ ”１ 位上 发；黄的发二极管 负的都连在极一起 ， 接于子钮 开 的关 “ ” ２上位 ， 按 着光发顺序， 一把只发红 和光 一只 发黄光
的二 极 管 正的 极连在 起一接 于ＣＤ ４ Ｏ １ ７的相 应管上就脚 可以。了
２ ．
Ｅ ５Ｎ ５ ５ 谐多振 荡器工 作 正 常 后 ， 装再
接 ＣＤ４ ０ １ ７路电， 最好也用 １６脚座插安 装，外 的围元 件和管脚一 要定看理 图连原接 。 ． ３示板的面演要根积据教需要学而 定但。发光 二极 管路的电一周只能定 １固Ｏ对 ，个每点固上定 ｜ ：
｜ ｜ Ｉ ｜ｌ 。 。 。 ｍ
４
． 因为该 演器 能演示示顺时 和针时针 两逆种
不同的 电流向方，以所示表内路电和 外路 的电符
号要做成
活 的插接件 ，这 才样保能 证，电 动势 方 向 ．的 电压降的
向方与 电的方向流致一。示演起 才 来便方， 有利于 教 。学 该 电 路接装时， 要认真 ，致细， 只 要有虚 焊、没 焊和误漏 ，焊 电连好路 后 接通 电源即，正
可 Ｐ Ｃ
Ｃ
Ｅ０
５ ．０ １ ０ ０ ２ ０ ０６ ０７ ０３ Ｖ Ｓ Ｓ
√ 常工。作
４
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制作 ２ ０ 子０９ 年第１ １ 期
温 差 电 发嚣的 设
山计 菏东 泽学 院机 电 工程 系◆ 冰 阴
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源短缺 是 人 类 共 同面 临 的 棘 手 问 题 据 测。
桂林杨
我制作了温差发电们模块组 盛水器的装置。在底 其 部 涂上热导脂 与硅温 模块的差 冷端 保 持良好的 热 接 （ 触开水 温的 度为 １ Ｏ Ｏ℃ ，所 以冷端 的度可温持 维 在１２ Ｏ ℃１～ Ｏ ℃３） 。模块热 端下向 紧贴铝片上（ 在 也 使用 导热脂硅） 。盛 器水与铝用销片锁钉紧以保持温 差模 两块与面， 热冷的紧密源触接。铝 另外有片两
个支 柱用来调 节 与 煤炉 或 它其热源 之 间的 距 离 当热，
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，地球上的 煤可供采开 Ｏ １Ｏ一 １５ Ｏ年 ， 然天 可气 供 开 ５ Ｏ 采 一 ６Ｏ年， 石可油 开采供３ Ｏ 一４Ｏ年 ， 其 中石 油稳定供不给超 过２ 年 。 随着环Ｏ意识保加的 ， 强及以 传对能统未源中来匮间缺的心 担，充 分用现利资 有源开发和新能日源受益到人们关的注 。 因此 我们
研，制 了一 种 利 用 大 自 中 广然泛 在存的 温 差 行进 电的 发装置 — 温 差发 —电 器。
源温度 较高可调大铝 时与热片源间之的隙，空从而 使热 端温度高于不２ Ｏ ℃０ 。采用 电炉 作 热 为 ，控 源 热制端 温 度在 １ Ｏ 一８ ２ ＯＯ ℃之，间 水开沸腾 ，后测 模块的冷端 温得度 在 １２ Ｏ ～１３ Ｏ℃ 之 ， 间因而差温 电模块的发两温端 差
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绿 色环保 型能 — —源 它 至甚 利 能用 人的 体 ，热 为各 种便 携式 设 备 电 ， 供 真做 正到“ 变 废为宝 ” 。
温 发差 器 电作工时 无噪音、 无污染 ， 使寿用命
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半导温差发体模块作电 电源 为其，串并的情联况与 其它源电串的联并无本质区并。别
使 时 用，在 温差发 电 组 件 的两面 金与 属 散热 片
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导体 发半 电 块模 体 积小 ，量重 ， 便 轻于带 携，可 广 用 泛 于 小 家 制造 、 仪电仪器 表 玩 、 具 旅及 业游。
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１．总 体 构结
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，确 保够能热把面传 来过 热量 即的时带走 ， 保 以持发 组电件两的温面差， 高提电效果 发
。（２ ） 温差发 电模
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温发差 器主电 要由半体温导差 发电模 块 控 和器两部制分成组 。其中制器控括升压包电路 、保护
电 等 路电 路 ，其 结构 如 图１ 所 。示 ２ 工． 原作 理 部 分及电路 图
１（） 盛 器水 置装
半
体导 温差发电模 是块根 塞据 克贝效 应成制
， 的即两种半导把 体的接合 置于 端高温 处， 于低温
境环 另一的就端得到可电动势 ：
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为了获得大的较差 同温时为了 保护 电模发
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电４制作子 ２ｏ ｏ９ 年第 １ １ 期
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数系ａ 是 材料本由的电身能带子结决定构。 的半
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数如表１ 所 示。
１ （ 鲁 ） Ｖ ＋，其 路电 如图４ 所 。 示
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（ ４
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Ｔ Ｐ１３ Ｏ是一１ 款低 最动启电 压可 低 １ 于Ｖ小 的
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表 １温 差发电 器 的具 体参 数
关
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制作 ２ ０ 子０９ 年第１ １ 期