초록 ▼

가열하면 전력이 발생하고 전류를 통하면 냉각(또는 가열)되는 열전반도체의 에너지 직접변환기능을 이용하는 열전 Device는 가동부분없이 열에너지로부터 전력을 얻거나 또는 전기에너지로부터 냉각효과를 직접얻을 수 있기 때문에 열전발전이나 열전냉각분야에서 실용화와 새로운 응용기술이 확대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 반도체난 전자광학기기의 소형화와 고성능화에 수반하여 국부냉각이나 항온제어 Device로서 용도가 광범위하게 확대되고 있는 열전냉각분야를 대상으로 하여, 여기에 이용할 수 있는 열전모듈의 제조방법 및 열전모듈의 소형냉각장치에

가열하면 전력이 발생하고 전류를 통하면 냉각(또는 가열)되는 열전반도체의 에너지 직접변환기능을 이용하는 열전 Device는 가동부분없이 열에너지로부터 전력을 얻거나 또는 전기에너지로부터 냉각효과를 직접얻을 수 있기 때문에 열전발전이나 열전냉각분야에서 실용화와 새로운 응용기술이 확대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 반도체난 전자광학기기의 소형화와 고성능화에 수반하여 국부냉각이나 항온제어 Device로서 용도가 광범위하게 확대되고 있는 열전냉각분야를 대상으로 하여, 여기에 이용할 수 있는 열전모듈의 제조방법 및 열전모듈의 소형냉각장치에의 응용에 대해 연구하여 양극산화처리된 알미늄 기판을 이용한 시제품 열전모듈을 제조하여 그 성능을 정량화 하였으며 내외부 온도차를 13-20K로 할 수 있는 10-40의 소형냉각장치 설계조건을 확보하였다.

Abstract ▼

1. Development of thermoelectric module fabrication technology using a metal-dielectric substrate
o Anodizing of A1 metal substrate and characterization of the dielectric property of oxide film
o Metallizing of anodized layer
o Bonding of Cu electrode tap and P-N element set
2. Fabricat

1. Development of thermoelectric module fabrication technology using a metal-dielectric substrate
o Anodizing of A1 metal substrate and characterization of the dielectric property of oxide film
o Metallizing of anodized layer
o Bonding of Cu electrode tap and P-N element set
2. Fabrication of a test module and evaluation of its performance
o Assembling of P-N element sets
o Evaluation of cooling performance of the test module
o Comparison of performance between the ceramic substrate and anodized metal substrate module
3. Design and fabrication of a small refrigerator
o Experimental analysis of design parameters
o Analysis of effects of the design parameters by simulation
o Construction of a test refrigerator and its performance test

목차 Contents

• 제 1 장 서론...17
• 제 2 장 열전모듈 제조실험 및 시제품의 제조...21
• 제 1 절 열전모듈의 제조방법 설계...21
• 제 2 절 알미늄 기판의 양극산화 처리...25
• 2-1 실험장치및 방법...26
• 2-2 Al O! 절연피막의 형성...28
• 2-3 절연피막의 dielectric 특성...30
• 제 3 절 절연피막의 Ni 무전해 도금 실험...30
• 3-1 실험장치및 방법...32
• 3-2 Ni 도금층의 특성 평가...33
• 제 4 절 Cu 전극 형성 및 전극 pattern 형성 방법...37
• 4-1 전해 도금법에 의한 Cu 후막 생성...37
• 4-2 전극 pattern 형성 방법...38
• 제 5 절 열전소자의 P-N 접합 및 전극접합 방법...42
• 5-1 열전소자의 표면처리...42
• 5-2 접합전극의 접촉저항...46
• 제 6 절 열전모듈의 시제품 제조 및 성능 평가...47
• 6-1 열전모듈 제조 공정...47
• 6-2 시제품 열전모듈의 최대 parameter 와 특성도...51
• 제 7 절 기판종류에 따른 모듈특성 비교...59
• 7-1 모듈의 열전특성...59
• 7-2 Qc-Φ-I 특성도...61
• 제 3 장 열전 냉각 장치의 설계 및 성능 분석...64
• 제 1 절 열전 냉각의 에너지 수지...64
• 제 2 절 Simulation 에 의한 열전달 해석...67
• 2-1 열교환부의 구성과 simulation 조건...67
• 2-2 방열능력의 영향과 열전달 저항...72
• 2-3 공급 전원에 따른 냉각성능과 온도차 손실...74
• 제 3 절 용기 내부의 전열방식과 냉각성능...83
• 제 4 절 냉각장치의 설계와 시제품의 성능평가...90
• 4-1 방열기의 설계와 성능해석...90
• 4-2 냉각장치 시제품의 제조...96
• 4-3 냉각장치의 성능평가...98
• 제 4 장 결 론...103
• 참고문헌...105