Propriedades Físicas do Semicondutor Bi2Te3

Thermoelectric Refrigerators (TEC Thermoelectric Cooling) are solid-state heat pumps used in applications where stabilization of temperature cycles or cooling below the room temperature are required. TEC are based on thermoelectric devices, and these in turn, are based on the Peltier effect, which is the production of a difference in temperature when an electric current is applied to a junction formed by two non-similar materials. This is one of the three thermoelectric effects and is a typical semiconductor junction phenomenon. The thermoelectric efficiency, known as Z thermoelectric or merit figure is a parameter that measures the quality of a thermoelectric device. It depends directly on electrical conductivity and inversely on the thermal conductivity. Therefore, good thermoelectric devices have typically high values of electrical conductivity and low values of thermal conductivity. One of the most common materials in the composition of thermoelectric devices is the semiconductor bismuth telluride (Bi2Te3) and its alloys. Peltier plates made up by crystals of semiconductor P-type and N-type are commercially available for various applications in thermoelectric systems. In this work, we characterize the electrical properties of bismuth telluride through conductivity/resistivity of the material, and X-rays power diffraction and magnetoresistance measurements. The results were compared with values taken from specific literature. Moreover, two techniques of material preparation, and applications in refrigerators, are discussed

Refrigeradores Termoelétricos (TEC Thermoelectric Cooling) são bombas de calor de estado sólido usados em aplicações onde estabilização de ciclos de temperatura ou para resfriamentos abaixo da temperatura ambiente são requeridos. Os TEC são baseados em dispositivos termoelétricos e, estes, por sua vez são baseados no efeito Peltier, que consiste na produção de um diferencial de temperatura quando uma corrente elétrica é aplicada a uma junção formada por dois materiais diferentes. Este efeito é um dos três efeitos termoelétricos e é um fenômeno típico de junção. A eficiência termoelétrica, conhecida como Z termoelétrico ou a figura de mérito é um parâmetro que mede a qualidade de um dispositivo termoelétrico. Ele depende diretamente da condutividade elétrica e do inverso da condutividade térmica. Assim, bons dispositivos termoelétricos devem apresentar valores elevados de condutividade elétrica e baixa condutividade térmica. Um dos materiais mais comuns na composição de dispositivos termoelétricos é o semicondutor telureto de bismuto (Bi2Te3) e suas ligas. Placas Peltier composta por cristais tipo P e Tipo N deste semicondutor são disponíveis comercialmente para diversas aplicações em sistemas termoelétricos. Neste trabalho buscou-se caracterizar propriedades físicas de amostras de telureto de bismuto, extraídas de placas Peltier, através das medidas de condutividade/resistividade do material, de medidas de raios X e de magnetoresistência. Os resultados foram comparados com valores da literatura da área. Além disso, descrevemos duas técnicas de preparação destes semicondutores e discutimos aplicações em refrigeradores