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研究生:辜泓智
研究生(外文):Hong-Jhih Gu
論文名稱:鎂矽錫熱電材料之製程研究及模組製作
論文名稱(外文):Mg2(Si,Sn) Thermoelectric Materials Module
指導教授:辛正倫
指導教授(外文):Cheng-Lun Hsin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:鎂矽錫熱電熱電模組
外文關鍵詞:Mg2SiSnThermoelectric materialThermoelectric module
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熱電效應在我們未來生活的應用中會越來越常見;像是積體電路的微縮,使的散熱變成一個重要的課題,而熱電效應可以讓我們透過給電位差來冷卻我們的元件,又或者是因為全球溫室效應嚴重,所以我們要讓能源的使用效率提高,方法是我們可以透過熱電效應來回收廢熱,提高轉換的效率,藉由以上幾種原因,使得熱電材料的研究變成一個重要的課題。

  本實驗主要是透過先冷壓再用高溫退火的方式製作Mg2SiSn熱電塊材,找到有最佳熱電優值係數(ZT)的最佳參數。在粉末的準備上是先使用不同的退火方式並調整不同的比例來製作Mg2Si與Mg2Sn粉末,之後再來合成P-TYPE與N-TYPE的Mg2SiSn塊材,並以所得的最佳塊材製作模組,以驗證其材料熱電轉換的功率。
The thermoelectric effect has been more and more important in our life, such as heat dissipation in IC chips and the global greenhouse effect. For these issues, the research of thermoelectric materials has become an important topic.

This study is focused on the formation of Mg2SiSn thermoelectric materials by cold pressing and high temperature annealing processes to investigate the process control for the thermoelectric figure of merit (ZT). Different annealing methods and stoichiometric ratios were employed to synthesize the Mg2Si and Mg2Sn powders, which were used to synthesize the p- and n-type Mg2SiSn alloys and the module as well. Module performance was measured to study the thermoelectric conversion efficiency.
目錄
致謝 X
摘要 XI
Abstract XII
第一章、簡介 1
導論 1
研究動機 2
第二章、熱電理論與量測儀器 3
2-1 熱電原理 3
2-1-1 Seebeck effect 3
2-1-2 Peltier effect 4
2-1-3 Thomson effect 4
2-2 熱電優值(ZT) 5
2-3 Half-Heusler 材料 5
2-4 Mg2SiSn 7
2-4-1 Mg2Si、Mg2Sn 9
2-5 實驗儀器 9
2-5-1 電導率量測 10
2-5-2 seeback係數量測 12
2-5-3 密度量測 14
2-5-4 熱擴散量測 15
2-5-5 比熱量測 16
2-5-6 材料結構分析 18
2-5-7 材料晶相分析 19
2-5-8 模組電性量測 21
第三章、實驗步驟 24
3-1 實驗發展歷史圖 24
3-2 Si粉製程 25
3-2-1 球磨Si粉 25
3-2-2 摻雜Si粉 26
3-3 Mg2Si 材料製程 30
3-4 Mg2Sn 材料製程 36
3-5 Mg2SiSn材料製程 39
3-6 Mg2SiSn模組製程 39
3-7 Mg2SiSn模組量測 43
第四章、實驗結果 45
4-1不同Mg額外添加下的Mg2Si 45
4-2 Mg2Sn特性 47
4-2-1 P-TYPE Mg2Sn 47
4-2-2 N-TYPE Mg2Sn 49
4-3-3 額外添加Ag、Bi的 Mg2Sn之特性 50
4-3 Mg2SiSn特性 52
4-3-1 不同溫度Mg2SiSn在一小時退火下的特性 52
4-3-2不同溫度Mg2SiSn在二十四小時退火下的特性 56
4-3-3 P、N-TYPE Mg2SiSn在770度 六小時退火時間下的特性 59
4-3-4 P、N-TYPE Mg2SiSn在770度 六小時退火時間下的結構 63
4-4 熱電模組特性 66
4-4-1 使用銀膠串聯的熱電模組量測 66
4-4-2 使用銀膠+錫片串聯的熱電模組量測 68
第五章、未來展望 70
結論 70
參考資料 A
參考資料

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