高热电制冷性能的junction thermoelectric晶体管
应用物理
2025-11-10 v1
摘要
为实现高性能热电材料与器件，集成热电效应与晶体管技术的热电晶体管 represents an important approach. 本文使用 p 型 Bi0.5Sb1.5Te3 和 n 型 Bi2Te2.97Se0.03 作为NPN晶体管的构件材料。通过对发射极施加正偏置、收集极施加反偏置，形成common-base三端导configuration，将热电效应、晶体管效应以及NPN异构结构中的界面效应耦合在一起。这种NPN异构结构在正偏置端引起温度升高（放热），在反偏置端引起温度降低（吸热）。因此，该器件成为一种新的类型热电晶体管制冷器。进一步引入直流等效电路方法来分析热电晶体管制冷器的制冷性能。结果表明，当NPN热电晶体管制冷器的发射极电压为0.01925V时，收集极电压为0.2124V，对应基区宽度为0.17nm，可获得最大温差242.89K。即使基区宽度受限于10纳米级别，例如当基区宽度为12.78nm时，最大温差仍可达174.15K。上述研究结果表明，融合了热电效应与晶体管技术的热电晶体管能够有效提升典型热电制冷可实现的 maximum temperature difference。
关键词
引用
@article{arxiv.2511.05317,
title = {High Thermoelectric Cooling Performance of Junction Thermoelectric Transistors},
author = {Chen Tang and Bohang Nan and Xiaodong Liu and Guiying Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05317},
year = {2025}
}