热电臂英文解释翻译、热电臂的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【电】 thermoelectric arm; thermoelectric leg

分词翻译：

热电的英语翻译：

【化】 pyroelectricity
【医】 pyroelectricity; thermo-electricity

臂的英语翻译：

arm
【医】 arm; brachia; brachio-; brachium; upper arm; upper limb

专业解析

热电臂（Thermoelectric Leg）是热电转换器件（如热电发电机或热电制冷器）中的核心功能单元。它通常指一对相互配合的、由不同热电材料制成的柱状或片状半导体元件（一根P型半导体臂和一根N型半导体臂）。其核心功能是实现热能与电能之间的直接相互转换，基于塞贝克效应（Seebeck Effect）和珀耳帖效应（Peltier Effect）。

详细解释：

结构与组成：
- 一个完整的热电臂对包含两种类型的臂：P型热电臂（主要载流子为空穴）和N型热电臂（主要载流子为电子）。
- 它们通常由高性能的热电材料制成，如碲化铋（Bi₂Te₃）、碲化铅（PbTe）、硅锗合金（SiGe）等。
- 在器件中，P型臂和N型臂在顶部和底部通过导电金属片（如铜电极）交替连接，形成串联电路。
工作原理：
- 发电模式（塞贝克效应）：当热电臂对的顶部（热端）和底部（冷端）存在温差（ΔT）时，由于材料内部的载流子（空穴和电子）会从热端向冷端扩散，在臂的两端产生电动势（电压），从而驱动外部负载产生电流。塞贝克电压（ΔV）与温差（ΔT）成正比：ΔV = α * ΔT，其中α是塞贝克系数（或热电功率）。
- 制冷/加热模式（珀耳帖效应）：当电流（I）通过由P型和N型臂串联组成的回路时，在臂对的连接处（节点）会发生吸热或放热现象。电流方向决定了节点是吸热（制冷）还是放热（加热）。吸收或释放的热量（Q）与电流（I）成正比：Q = π I，其中π是珀耳帖系数（与塞贝克系数α和绝对温度T有关：π ≈ α T）。
关键特性参数：
- 塞贝克系数（α）：衡量材料在温差下产生电压的能力，单位为V/K。
- 电导率（σ）：衡量材料的导电能力，影响器件的内阻和焦耳热损耗。
- 热导率（κ）：衡量材料传导热量的能力，过高的热导率会降低器件两端的有效温差。
- 优值系数（ZT）：评价热电材料性能的综合指标：ZT = (α² σ T) / κ。ZT值越高，热电转换效率越高。高性能热电臂需要同时具有高塞贝克系数、高电导率和低热导率。
应用：
- 温差发电：利用工业余热、汽车尾气废热、地热、放射性同位素热源（如航天器）等产生的温差直接发电。
- 热电制冷：用于小型精密仪器冷却、便携式冰箱、汽车座椅温控、电子设备局部冷却等。
- 温度传感：热电偶的核心原理也是塞贝克效应。

参考来源：

国际热电学会 (International Thermoelectric Society - ITS)：作为热电领域的权威组织，其官网和发布的资料提供了热电基本原理、材料、器件和应用的标准定义和最新进展。例如，其教育板块对热电臂和器件工作原理有清晰阐述。(可访问： https://www.its.org/ )
《热电学：基础与应用》(Thermoelectrics: Basics and Applications) 作者：D.M. Rowe (Ed.)：这是一本广泛认可的热电学经典教材，详细介绍了热电材料、热电臂的设计原理、器件物理和性能优化。(例如 CRC Press 出版信息)
美国能源部能源效率与可再生能源办公室 (DOE EERE) - 热电技术介绍：提供了热电技术及其应用（包括热电臂的作用）的概述，强调了其在废热回收中的潜力。(可访问： https://www.energy.gov/eere/amo/thermoelectric-technologies )
材料研究学会 (Materials Research Society - MRS) 期刊：如 Journal of Materials Research 或 MRS Bulletin 经常发表关于热电材料和器件（包括热电臂性能优化）的最新研究论文和综述。

网络扩展解释

热电臂（Thermoelectric Arm/Leg）是热电转换器件（如热电制冷器或发电器）中的核心组件，其作用是通过热电材料的塞贝克效应（Seebeck effect）或帕尔贴效应（Peltier effect）实现热能与电能之间的直接转换。以下是详细解释：

1.定义与原理

热电臂由两种不同的半导体材料（P型与N型）组成，通常呈柱状结构。当两端存在温度差时（塞贝克效应），会产生电压；反之，通入电流时（帕尔贴效应），会在两端形成温度差，实现制冷或加热功能。
英文中也被称为thermoelectric leg或thermoelectric arm，中文术语可能包含“层级”“圆锥形”等修饰词，用于描述其形状或材料梯度设计（如提到的“层级热电臂”）。

2.材料特性

关键参数：热电臂材料需具备高塞贝克系数（产生电压能力）、低热导率（减少热量流失）和高电导率（降低电阻损耗）。
常用材料：铋碲合金（Bi₂Te₃）是常见热电制冷材料，而碲化铅（PbTe）等用于高温发电场景。

3.结构设计优化

形状设计：例如圆锥形热电臂可优化热应力分布，减少因温度梯度引起的结构损坏，同时提升制冷效率。
层级/梯度设计：通过材料成分的梯度变化（如掺杂浓度），可拓宽有效工作温度范围，提升整体性能。

4.应用领域

微型制冷：用于激光器、传感器等精密器件的温度控制。
电子散热：为CPU、GPU等提供主动冷却。
余热发电：利用工业废热或汽车尾气发电。

热电臂的性能直接决定热电器件的效率。当前研究集中于材料优化（如纳米结构材料）和几何设计改进，以突破传统效率瓶颈。若需进一步了解具体材料参数或实验数据，可参考文献或专业数据库（如Web of Science）。