Моделирование вычислительных, телекоммуникационных, управляющих и социально-экономических систем

Contact resistances influence on flexible thermoelectric generator output power

[Влияние контактных сопротивлений на выходную мощность гибкого термоэлектрического генератора]

V. V. Loboda

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Аннотация: Представлены результаты расчета влияния контактных сопротивлений на границе раздела металл-полупроводник на выходную мощность гибкого микротермоэлектрического генератора. Метод расчета основан на теории полупроводников. Область контакта проводника (металла) и термоэлектрического материала (полупроводника) характеризуется несоответствием объемных свойств и неоднородностями в тонкой области вблизи границы раздела. Различные тепловые и электрические носители (фононы и электроны) будут встречать разное сопротивление в этой области интерфейса. Расчеты проводились с использованием программного обеспечения ANSYS Workbench и Wolfram Mathematica. Моделирование выходной мощности проведено с учетом влияния контактных электрических и термических сопротивлений на границу раздела металл-полупроводник для шести контактных пар (три металла, два полупроводника). Контактные сопротивления интерфейса существенно снижают выходную мощность. Показано, что контактные сопротивления снижают выходную мощность термоэлектрического устройства на 64–70% в зависимости от типа металла контактной пары «металл-полупроводник». Представленные результаты расчета интерфейсных контактных сопротивлений соответствуют экспериментальным измерениям в литературе, что позволяет сделать вывод о возможности использования данного метода расчета интерфейсных электрических и тепловых контактных сопротивлений при микроэлектронном изготовлении термоэлектрических устройств.

Ключевые слова: термоэлектрический генератор, контактные сопротивления, моделирование, ANSYS, выходная мощность.

УДК: 621.36

Поступила в редакцию: 16.11.2023

Язык публикации: английский

DOI: 10.18721/JCSTCS.16403