[发明专利]一种扇环形热电臂结构半导体冷热管及其制备方法

权利要求书

1.一种扇环形热电臂结构半导体冷热管，其特征在于，包括内层绝缘导热管(1)，外层绝缘导热管(2)，由P型半导体晶粒(4)和N型半导体晶粒(5)构成的P-N电偶对(3)，以及上侧导流金属片(6)和下侧导流金属片(7)构成的导热金属片；

所述P型半导体晶粒(4)和N型半导体晶粒(5)均为扇环形，所述上侧导流金属片(6)通过P型半导体晶粒(4)和N型半导体晶粒(5)一同连接在外层绝缘导热管(2)上，且上侧导流金属片(6)的上表面连接在外层绝缘导热管(2)上；

所述下侧导流金属片(7)与P型半导体晶粒(4)和N型半导体晶粒(5)一同连接在内层绝缘导热管(1)上，且下侧导流金属片(7)的下表面连接在内层绝缘导热管(1)上，在起始和终止位置处的所述导流金属片上还各引出一个正负极导线(8)。

2.根据权利要求1所述的扇环形热电臂结构半导体冷热管，其特征在于，所述内层绝缘导热管(1)和外层绝缘导热管(2)之间的夹层中布置有若干组由P型半导体晶粒(4)和N型半导体晶粒(5)构成的P-N电偶对(3)，每组P-N电偶对(3)串联连接在环形夹层中，且呈螺旋型布置。

3.根据权利要求1或2所述的扇环形热电臂结构半导体冷热管，其特征在于，所述P型半导体晶粒(4)和N型半导体晶粒(5)之间通过导流金属片连接，所述P型半导体晶粒(4)和N型半导体晶粒(5)为扇环柱体结构，所述导流金属片的形状为圆弧形，与内层绝缘导热管(1)的外壁面或外层绝缘导热管(2)的内壁面形状相贴合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的扇环形热电臂结构半导体冷热管，其特征在于，所述半导体冷热管的入口端处引出的正负极导线(8)通过改变电源的正负级，用于冷热端的反转。

5.根据权利要求1-4任一项所述的扇环形热电臂结构半导体冷热管，其特征在于，所述内层绝缘导热管(1)内用于液冷的方式散热或散冷，所述外层绝缘导热管(2)外用于液冷的方式散冷或散热。

6.根据权利要求1-5任一项所述的扇环形热电臂结构半导体冷热管，其特征在于，所述P型半导体晶粒(4)和N型半导体晶粒(5)均为扇环形，扇环形的侧边a与外圆C1在M点的切线和内圆C2在N点的切线相垂直设置，扇环形的侧边b与外圆C1在P点的切线和内圆C2在Q点的切线相垂直设置。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的扇环形热电臂结构半导体冷热管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将下侧导流金属片(7)焊接在内层绝缘导热管(1)上；

S2、将各个扇环形晶粒的下端面交替环绕地焊接于下侧导流金属片(7)的对应位置上，然后在各个扇环形晶粒上端面焊接对应的上侧导流金属片(6)；

S3、在上侧导流金属片(6)的另一侧上表面涂覆助焊剂，粘结焊片；

S4、将内层绝缘导热管(1)连同其上附着的导流金属片和半导体晶粒一起套入外层绝缘导热管(2)内；

S5、通过内部胀管法对内层绝缘导热管(1)进行胀管，所述上侧导流金属片(6)压紧外层绝缘导热管(2)内壁，完成制冷管的组装；

S6、加热焊片，得到所述半导体制冷管。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述内层绝缘导热管(1)和外层绝缘导热管(2)采用表面带有氧化膜的铝管。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述基铸锭的材料为碲化铋基热电材料、碲化铅基热电材料、锗硅基热电材料、铜基化合物热电材料中的一种或几种。