1. Wstęp teoretyczny

Termogenerator jest urządzeniem wytwarzającym prąd elektryczny wykorzystując przy tym różnicę temperatur w dwóch różnych ośrodkach (ściślej mówiąc: wykorzystuje zjawisko wypychania elektronów ze środowiska o większej temperaturze, a jak wiadomo ruch elektronów to przepływ prądu elektrycznego. Idea wynalazku bazuje na zjawisku Seebecka - zjawisko to powoduje powstanie siły termoeletrycznej w zamkniętym obwodzie zbudowanym z dwóch różnych metali lub półprzewodników przy czym ich złącza znajdują się w różnych temperaturach. Jedna ze stron termopary jest elementem chłodzącym/grzewczym, co pozwala odzyskiwać prąd z jedynego źródła ciepła/chłodu. Istnieje możliwość występowania odwrotnego do zjawiska Seebecka efektu Peltiera. Efekt Peltiera polega na występowaniu różnicy temperatur na końcach termopar na skutek przyłożonego napięcia.

Termogeneratory wytwarza się głównie w oparciu o półprzewodniki. Półprzewodniki są materiałami, które wykazują silną zależność koncentracji elektronów i dziur oraz ich ruchliwości i średniej energii kinetycznej od temperatury (zależność ta jest znikoma w metalach). Dzięki temu siły termoelektryczne powstające w generatorach półprzewodnikowych osiągają do 2 rzędów wyższe wartości niż w metalach.

Właściwości półprzewodników - głównych materiałów występujących w termogeneratorach:

• mają małą szerokość pasma wzbronionego

• rezystywność w temperaturze pokojowej jest zawarta
  w obszarze pośrednim między metalami i izolatorami

• czysty półprzewodnik w stanie podstawowym (z zapełnionym pasem walencyjnym i pustym pasmem przewodnictwa) zachowuje się jak izolator, natomiast w stanie wzbudzonym (stan
  o wyższej energii, niż energia podstawowa) zachowuje się jak metal

• półprzewodniki czyste tj. niedomieszkowane wykazują w pewnym obszarze zmian temperatury wykładniczą zależność przewodnictwa od temperatury

• w wyniku domieszkowania właściwości półprzewodników ulegają zmianom (maleje rezystancja)