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熱電変換素子(ねつでんへんかんそし、Thermoelectric conversion element)とは、熱と電力を変換する素子。熱電素子の一種である。2種類の異なる金属または半導体を接合して、両端に温度差を生じさせると起電力が生じるゼーベック効果を利用する。大きな電位差を得るためにp型半導体、n型半導体を組み合わせて使用される。

熱電変換素子は、多数の素子を板状、または円筒状に組み合わせた熱電モジュールとして使用される。

熱電変換素子材料としては、

# 常温から500Kまで・・・ビスマス・テルル系(Bi-Te系)

# 常温から800Kまでは鉛・テルル系(Pb-Te系)

# 常温から1000Kまではシリコン・ゲルマニウム系(Si-Ge系)

が使用されている。

熱電変換素子を利用した熱電発電は地上用発電、人工衛星用の電源として利用されている。

◆ 性能評価

熱電変換材料の評価方法に性能指数Z($K^$)、もしくは性能指数に絶対温度を掛けた無次元性能指数ZTがある。性能指数、無次元性能指数には以下の算出方法により算出され、実用化されるにはZT>1が必須条件となる。

・ $Z=$$S^2\; \backslash sigma\; \backslash over\; \backslash kappa$

: $S$:ゼーベック係数

: $\backslash sigma$:電気伝導率

: $\backslash kappa$:熱伝導率

・ $ZT=$$S^2\; \backslash sigma\; T\; \backslash over\; \backslash kappa$

: T:絶対温度

◆ 関連項目

・ ゼーベック効果

・ 電気抵抗率

・ 熱伝導率

・ ペルティエ効果

・ ペルティエ素子

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・熱電変換素子 page1