DE2519338B2 - Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen Anwendung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen AnwendungInfo
- Publication number
- DE2519338B2 DE2519338B2 DE2519338A DE2519338A DE2519338B2 DE 2519338 B2 DE2519338 B2 DE 2519338B2 DE 2519338 A DE2519338 A DE 2519338A DE 2519338 A DE2519338 A DE 2519338A DE 2519338 B2 DE2519338 B2 DE 2519338B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- base body
- melt
- leg
- pores
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/855—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/107—Melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements mit zwei einstückig
miteinander verbundenen Schenkeln aus thermoelektrisch unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus
p-leitendem und η-leitendem Halbleitermaterial, und auf die Anwendung eines nach diesem Verfahren hergestellten Thermoelements.
Thermoelemente dienen der Umformung von Wärme in elektrische Leistung, können aber auch bei der Zufuhr
ho von elektrischer Energie Wärme oder Kälte produzieren.
Ursprünglich wurden Thermoelemente aus zwei Schenkeln hergestellt, die aus verschiedenen Metallen
bestanden und an der Verbindungsstelle miteinander
hr> verlötet waren. Die bei Erwärmung dieser Lötstelle
entstehende Thermospannung ist um so größer, je weiter die beiden Metalle in der thermoelektrischen
Spannungsreihe voneinander entfernt sind und steigt
mit der Temperatur der heißen Lötstelle. Diese Lötsteile ist jedoch mechanisch und thermisch empfindlich,
insbesondere wenn das Thermoelement höheren Temperaturen oder Erschütterungen ausgesetzt ist.
In neuerer Zeit sind Thermoelemente bekanntgeworden,
bei denen die beiden Leitermaterialien aus einem p-Typ-Halbleiter und einem n-Typ-Halbleiter bestehen.
Als Halbleitermaterialien kommen beispielsweise Bleiteilurid,
Germaniumtellurid und Wismuttellurid in
Betracht. Hierbei bereitet die mechanische und elektrische Verbindung durch Löten od. dgl. noch
größere Schwierigkeiten.
Aus diesem Grund ist ein Verfahren bekannt (US-PS 32 79 955), bei dem jeweils ein Halbleiterzylinder
zwischen zwei Metallzylindern angeordnet wird, die Verbindungsstellen durch elektrolytisch aufgetragene
Metallkragen überbrückt werden und die Verbindung zwischen zwei so hergestellten Säulen durch eine
Metallbrücke erfolgt. Derartige Thermoelemente sind sehr aufwendig.
Bei einem anderen bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (GB-PS 10 41 689) werden zwei Portionen
von Siüziumcarbidteilchen, von denen die eine mittels Aluminium als p-Typ und die andere mittels
Stickstoff als η-Typ dotiert ist, je in länglichen Hohlräumen einer Form angeordnet. Dann werden
diese Portionen unter Krafteinwirkung längs einer Berührungsfläche gegeneinander gepreßt und gesintert.
Damit entsteht ein einheitlicher Körper, der auf der einen Seite aus p-leitendem Material und auf der
anderen Seite aus η-leitendem Material besteht und dazwischen einen Berührungsbereich aufweist, der der
heißen Lötstelle entspricht.
Zur Herstellung von elektrischen Widerstandselementen
ist es auch bekannt (DE-OS 23 10 148), einen porösen Grundkörper aus a-SiC, der Graphit enthält,
mit einer Schmelze aus Si in Berührung zu bringen, das durch Kapillarwirkung in den Grundkörper eindringt
und mit dem Graphit durch Reaktionssintern SiC bildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben,
mit dessen Hilfe auf einfache Weise Thermoelemente, auch aus Halbleitermaterial in einer Vielzahl von
Formen hergestellt werden können, die eine noch größere mechanische Stabilität haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein poröser Grundkörper mit untereinander
verbundenen Poren hergestellt und in die Poren schmelzflüssiges Material eingeführt wird, mit dem in
einen ersten Bereich des Grundkörpers wenigstens eine Komponente des Materials des ersten Schenkels und in
einen daran angrenzenden zweiten Bereich wenigstens eine Komponente des Materials des zweiten Schenkels
zugeführt wird.
Bei diesem Vorgehen bildet der Grundkörper ein einteiliges Stützgerüst, dessen Poren mit einer erstarrten
Schmelze gefüllt sind. Infolgedessen ergibt sich ein sehr kompakter Körper, der eine höhere mechanische
Festigkeit als ein poröser Sinterkörper hat. Die gefüllten Poren lassen eine korrodierende Atmosphäre
nicht in das Innere des Thermoelements dringen, so daß sich eine höhere Korrosionsbeständigkeit ergibt. Die
unterschiedlichen Leitfähigkeitseigenschaften werden erst mit dem schmelzflüssigen Material unter Beibehaltung
der Einteiligkeit des Grundkörpers eingebracht. Durch das Einführen des schmelzflüssigen Materials
lassen sich definierte Berührungsflächen erzeugen. Die die Schenkel bildenden Materialien stehen daher in
sicherem elektrischem Kontakt durch unmittelbare Berührung mit einem neutralen Zwischenleiter oder —
was bevorzugt wird — durch unmittelbare Berührung miteinander. Die Form des Thermoelements ist beliebig
■> wählbar, da dem Grundkörper eine beliebige Form
gegeben werden kann.
Ein besonders bevorzugtes Verfahren besteht darin, daß das schmelzflüssige Material durch kapillares
Aufsaugen aus einer Schmelze den Poren des
to Grundkörpers zugeführt wird. Durch die Kapillarwirkung wird das Material der Schmelze mit großer
Sicherheit in die Poren transportiert, üo daß diese sich im wesentlichen vollständig füllen und an der Berührungsstelle
der beiden Schenkelmaterialien innerhalb der Poren sich ein guter elektrischer Kontakt ergibt.
In der Regel genügt es, den Grundkörper nur mit seinem Ende in die Schmelze zu tauchen und darin so
lange zu belassen, bis die Schmelze in die Poren des ersten bzw. zweiten Bereichs gedrungen ist.
Als schmelzflüssiges Material kann jeweils das geschmolzene Material des ersten bzw. des zweiten
Schenkels verwendet werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Poren teilweise mit mindestens einer ersten Komponente des
Schenkelmaterials gefüllt werden, das schmelzflüssige Material mindestens eine zweite Komponente des
Schenkelmaterials enthält und diese Komponenten in den Poren zur Bildung dieses Schenkelmaterials zur
Reaktion gebracht werden. Dies ist beispielsweise bei einer Vielzahl von Halbleitern als Schenkelmaterial
günstig, insbesondere wenn der Halbleiter selbst, also das Reaktionsprodukt, einen höheren Schmelzpunkt hat
als zumindest die zweite Komponente.
Statt dessen ist es auch möglich, daß der Grundkörper
Ji mindestens eine erste Komponente des Schenkelmaterials
enthält, das schmelzflüssige Material mindestens eine zweite Komponente dieses Schenkelmaterials
enthält und diese Komponenten im Grundkörper zur Reaktion gebracht werden. Hierbei werden die
Schenkelmaterialien durch Umsetzung wenigstens eines Teils des Materials des Grundkörpers gebildet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß bei Verwendung eines p-leitenden
Halbleitermaterials und eines η-leitenden Halbleitermaterials
als Schenkelmaterialien ein p-Dotierungsmittel und ein n-Dotierungsmittel mit dem schmelzflüssigen
Material in die Poren transportiert wird. Da das Dotierungsmittel erst von dem schmelzflüssigen Material
an Ort und Stelle gebracht wird, erhält man zwei sauber voneinander getrennte, aber eine sichere
Kontaktfläche miteinander bildende Halbleiter unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps im Grundkörper. Hierbei
kann der Grundkörper mit einer Doticrungsmittel enthaltenden Schmelze in Berührung gebracht werden.
Dann können Dotierungsmaterialien die Herstellung des Grundkörpers nicht beeinträchtigen. Durch Wahl
der Dotierungsmittel kann auch der Schmelzpunkt beeinflußt, insbesondere herabgesetzt werden. Der
Grundkörper kann aber auch zunächst mit Dotierungs-
w) materialien versetzt und dann mit der Schmelze in
Berührung gebracht werden. Beispielsweise können die Dotierungsmittel schon bei der Herstellung des
Grundkörpers in diesen eingebracht worden sein.
Wenn ein p-Dotierungsmittel an einem Ende und ein
ii'i n-Dotierungsmittel am anderen Ende in dem Grundkörper
angeordnet und dann beide Enden rnit der Schmelze in Berührung gebracht werden, steigen die unterschiedlich
dotierten Schmelzen von enteeeeneesetzten Seiten
her im Grundkörper auf, bis sie einander berühren.
Es ist auch möglich, daß das eine Dotierungsmittel in der Mitte und das andere Dotierungsmittel an einem
Ende des Grundkörpers angebracht und dann lediglich dieses Ende mit der Schmelze in Berührung gebracht
wird. Hierbei wird in Kauf genommen, daß die durch den gesamten Grundkörper aufsteigende Schmelze mit
dem letztgenannten Dotierungsmittel versetzt ist, daß aber von der Mitte des Grundkörpers an das
erstgenannte Dotierungsmittel überwiegt, so daß im Endeffekt zwei unterschiedlich dotierte Halbleiter
vorhanden sind.
Wenn die unterschiedliche Leitfähigkeit der Halbleiter durch die Dotierungsmittel erzeugt wird, kann zur
Erzeugung beider Schenkelmaterialien dieselbe Schmelze verwendet werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß der Grundkörper aus durch ein Bindemittel
zusammengehaltenem «- oder 0-SiC hergestellt wird, dessen Poren teilweise mit Kohlenstoff gefüllt sind, eine
Schmelze aus Si verwendet wird und unter Zusatz von Dotierungsmitteln durch Reaktionssinterung die beiden
Schenkelmaterialien in den Poren erzeugt werden. Der Kohlenstoff kann hierbei als Graphit zugesetzt sein, er
kann aber auch durch thermische Zersetzung eines Phenolharzes od. dgl. im Grundkörper erzeugt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Grundkörper aus durch ein Bindemittel zusammengehaltenen
Kohlenstoff-Körnern, wie Graphit-Körnern, hergestellt wird, daß eine Schmelze aus Si verwendet
wird und daß unter Zusatz von Dotierungsmitteln durch Reaktionssinterung die beiden Schenkelmaterialien im
Grundkörper erzeugt werden. Auf diese Weise wird der Grandkörper wenigstens teilweise zu p- bzw. n-leitendem
0-SiC umgesetzt.
Als Dotierungsmittel können die üblichen Zusätze verwendet werden, bei SiC beispielsweise Aluminium
als p-Typ-Dotierungsmittel und Antimon als n-Typ-Dotierungsmittel.
Günstig ist es ferner, wenn so viel geschmolzenes Si zugeführt wird, daß nach dem Reaktionssintern freies Si
im Grundkörper verbleibt und daß in einem Bereich zwischen den Enden des Grundkörpers das Si
weggeätzt wird. Das an den Enden verbleibende Si erleichtert das Anbringen der Anschlußkontakte ganz
erheblich. Außerdem wird der spezifische Widerstand herabgesetzt, so daß die Temperaturbelastung der
kalten Anschlußstelle geringer ist.
Des weiteren kann ein U-förmiger Grundkörper hergestellt und mit beiden Enden gleichzeitig in die
Schmelze getaucht werden. Hierdurch wird die Herstellung zeitlich verkürzt.
Der poröse Grundkörper kann aus gesintertem x- oder 0-SiC und die Schenkelmaterialien aus p- bzw.
η-dotiertem 0-SiC bestehen. Hierbei bildet das dotierte Siliziumkarbid zwei Halbleiter mit sehr großen Thermospannungen.
Für den η-Typ ergibt sich etwa +300 μ V/°C und für den p-Typ -300 μ V/°C, so daß das
gesamte Thermoelement eine Thermospannung von ungefähr 600 μ V/°C abgibt. Durch den Einbau des
dotierten SiC in die Poren des Grundkörpers ergibt sich die Möglichkeit, die beiden SiC-Halbleiter in fester
mechanischer Verbindung und in sicherem elektrischen Kontakt miteinander zu halten. Dieses Thermoelement
kann auch sehr hohen Temperaturen bis über 20000C ausgesetzt werden. Es kann ferner in korrodierender
Atmosphäre eingesetzt werden.
Als Material des Grundkörners kommen aber auch andere Stoffe in Betracht, beispielsweise Glas, Bor,
Bornitrit, Aluminiumoxid oder andere Materialien, die, wenn die Schenkelmaterialien sich in den Poren
befinden, eine ausreichende Isolation bewirken und unter den Herstellungsbedingungen und Betriebsbedingungen
keine störende Verformung erfahren. Auch die Schenkelmaterialien können beliebig gewählt werden,
beispielsweise unter den bisher für Thermoelemente verwendeten Metallen und Halbleitern.
ι« Auch die zu wählende Form des Thermoelements kann leicht den gewünschten Anwendungsbedingungen angepaßt werden. Sehr zweckmäßig ist es in der Regel, wenn der poröse Grundkörper und damit das Thermoelement Stabform hat Die Länge des Stabes bewirkt, daß die heiße Verbindungsstelle wenig thermischen Einfluß auf die kalten Anschlußstellen hat.
ι« Auch die zu wählende Form des Thermoelements kann leicht den gewünschten Anwendungsbedingungen angepaßt werden. Sehr zweckmäßig ist es in der Regel, wenn der poröse Grundkörper und damit das Thermoelement Stabform hat Die Länge des Stabes bewirkt, daß die heiße Verbindungsstelle wenig thermischen Einfluß auf die kalten Anschlußstellen hat.
Infolge der Gestaltungsfreiheit kann man dem
Thermoelement auch eine Form geben, die es als Konstruktionsbauteil für temperaturbelastete Konstruktionen
geeignet macht. Das Konstruktionsbauteil dient dann gleichzeitig dazu, die Temperatur im Bereich
dieses Konstruktionsbauteils zu messen. Beispielsweise können die erwähnten Siliziumkarbid-Thermoelemente
als Konstruktionsteile in Düsenmotoren verwendet werden, z. B. als Wandauskleidung oder als im
Düsenkanal liegender Stützpfeiler.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Thermoelement in einem Tiegel am Ende der Fertigstellung,
F i g. 2 einen Querschnitt im Bereich der Berührungszone zwischen den beiden Schenkelmaterialien,
F i g. 3 einen Grundkörper unmittelbar nach dem Einsetzen in einen Tiegel,
)ο F i g. 4 eine andere Ausführungsform eines Grundkörpers
unmittelbar nach dem Einsetzen in einen Tiegel,
F i g. 5 einen weiteren Grundkörper mit dem ersten Leitermaterial in einem ersten Tiegel und
Fig.6 den Grundkörper der Fig.5 mit beiden
to Schenkelmaterialien in einem zweiten Tiegel.
In einem Schmelztiegel 1 befinden sich zwei Räume 2 und 3, welche durch eine Wand 4 voneinander getrennt
sind. Im Raum 2 befindet sich eine Schmelze 5 aus flüssigem Si, dem Aluminium als p-Typ-Dotierungsmittel
zugesetzt ist. Im Raum 3 befindet sich eine Schmelze 6 aus flüssigem Si, dem Antimon als n-Typ-Dotierungsmittel
zugesetzt ist. Diese Schmelzen werden auf einer Temperatur von etwa 16000C gehalten.
Ein Grundkörper 7 in der Form eines U-förmigen Stabes ist aus «-SiC-Körnern 8 und Graphitkörnern
unter Zusatz von Bindemittel geformt worden. Es ergibt sich eine Struktur, bei der zwischen den SiC-Körnern 8
Poren verbleiben, die nur teilweise mit Graphitkörnern gefüllt sind, so daß eine Restporosität verbleibt. Dieser
5r> Grundkörper 7 ist mit seinem Ende 9 in die Schmelze 5
und gleichzeitig mit seinem Ende 10 in die Schmelze 6 getaucht worden.
Infolge der Kapillarwirkung des porösen Grundkörpers 7 steigt dotiertes flüssiges Silizium in den beiden
'" Hälften des Grundkörpers 7 nach oben, bis sich die beiden unterschiedlich dotierten Siliziumanteile längs
der Berührungsfläche 11 treffen. Während des Aufsteigens
reagiert das Silizium mit dem Kohlenstoff unter Bildung von 0-SiC unter gleichzeitiger Erhöhung der
■ Temperatur bis zu 23OO°C (»Reaktionssinterung«). Somit entsteht in den Poren 12 des Bereichs 13 ein
erstes leitendes Material in der Form von positiv dotiertem SiC, das den einen Schenkel des Thermoele-
ments bildet, während in den Poren des zweiten Bereichs 15 ein zweites leitendes Material 16 in der
Form von negativ dotiertem SiC entsteht, das den anderen Schenkel des Thermoelements bildet. Beide
Schenkelmaterialien 14 und 16 sind infolge der Sinterung fest miteinander verbunden und stehen längs
der Berührungsfläche 11 in elektrischem Kontakt miteinander. Setzt man den Bereich der Berührungsfläche
11 einer hohen Temperatur und die beiden Enden 9 und 10 einer geringeren Temperatur aus, ergibt sich eine
Thermospannung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist in einem Tiegel 17 nur ein einziger Raum 18 vorgesehen, in
welchem sich eine einzige Schmelze 19 aus flüssigem, nicht dotiertem Silizium befindet. Ein Grundkörper 20 in
der Form eines U-förmig gebogenen Stabes aus einem Gemisch von SiC und C ist mit seinen beiden Enden 21
und 22 in die Schmelze 19 getaucht. Beide Enden sind bereits während der Herstellung des Grundkörpers 20
mit einem p-Dotierungsmittei 23 bzw. einem n-Dotierungsmittel 24, z. B. Aluminium bzw. Antimon versehen
worden. Wenn nun das flüssige Si in den beiden Hälften des Grundkörpers 20 nach oben steigt, wird es beim
Durchlaufen der Dotierungszonen dotiert, so daß im Endeffekt ein ähnliches Thermoelement wie bei dem
Ausführungsbeispiel der F i g. 1 entsteht.
In Fig.4 ist in einem Tiegel 25 ein einziger Raum 26
mit einer einzigen Schmelze 27 aus nicht dotiertem Silizium vorgesehen. Hierin ist ein Ende 28 eines
Grundkörpers 29 in der Form eines geraden Stabes mit ähnlicher Zusammensetzung wie die Stäbe 7 und 20
eingetaucht. Dieser Grundkörper enthält am Ende 28 ein p-Dotierungsmiltel 30 und in der Mitte eine größere
Menge eines n-Dotierungsmittels 31. Wenn nun das Silizium im Grundkörper 29 nach oben steigt, bildet sich
im unteren Bereich 32 ein positiv dotierter SiC-Halbleiler,
während sich im oberen Bereich 33 durch das Überwiegen des n-Dotierungsmittels ein negativ dotierter
SiC-Halbleiter bildet.
In Fi g. 5 ist ein Tiegel 34 gezeigt, dessen Innenraum
35 mit einer Schmelze 36 aus positiv dotiertem Silizium gefüllt ist. In diese Schmelze ist ein Grundkörper 37 in
der Form eines länglichen Stabes gesetzt worden, dessen Zusammensetzung den zuvor beschriebenen
Grundkörper entspricht. Dieser Grundkörper 37 wird mit seinem Ende 38 so lange in die Schmelze 36
getaucht, bis das Silizium die Höhe 39 erreicht hat. Auf diese Weise ist der Bereich 40 mit einem positiv
dotierten SiC-Halbleiter versehen. Alsdann wird der Grundkörper 37 in einen Tiegel 41 (Fig.6) gebracht,
dessen Innenraum 42 mit einer Schmelze 43 aus negativ dotiertem Silizium versehen ist. In diese Schmelze 43
wird das Ende 44 des Grundkörpers 37 getaucht und
ίο abgewartet, bis das Silizium die Höhe 39 erreicht hat.
Dann ist der zweite Bereich 45 mit einem negativ dotierten SiC-Halbleiter gefüllt.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen kann so vorgegangen werden, daß die durch Kapillarwirkung
aufsteigende Si-Menge größer ist als sie für die Reaktionssinterung mit dem C benötigt wird. Daher
verbleibt nach der Reaktionssinterung freies Si im Thermoelement. Dieses freie Si wird im Bereich 46
zwischen den Enden 38 und 44 (Fig.6) durch Ätzen
entfernt. Das Ätzen kann beispielsweise mit einer Mischung aus Salpetersäure und Flußsäure geschehen.
An den im Betrieb kälter bleibenden Enden 38 und 44 kann dann auf verhältnismäßig einfache Weise ein
Anschlußkontakt angebracht werden, beispielsweise indem ein Metall aufgetragen wird, das mit dem freien Si
eine eutektische Legierung bildet, die im wesentlichen ohmisch leitend ist. Hierfür kommen beispielsweise
Aluminium, Silber, Gold oder Antimon in Frage.
In allen Ausführungsbeispielen kann man auch den Grundkörper 7,20,29 oder 37 aus durch ein Bindemittel
zusammengehaltenen Graphit-Körnern 8 herstellen. Wenn in einem solchen Grundkörper dotiertes flüssiges
Silizium hochsteigt, ergibt sich durch Reaktionssinterung zwischen den Graphit-Körnern des Grundkörpers
und dem Silizium 0-SiC mit p- oder η-Dotierung, so daß die Schenkelmaterialien im wesentlichen durch den
Grundkörper gebildet werden.
Zur Erzielung anderer dotierter Halbleiter kann statt des Silizium auch ein anderes Material in der Schmelze
verwendet werden, z. B. Titan, wobei die Zusammensetzung des Grundkörpers entsprechend gewählt werden
muß. In ähnlicher Weise kann ein Grundkörper aus porösem Glas verwendet und in Schmelzen aus
flüssigem Metall getaucht werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (19)
1. Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements mit zwei einstückig miteinander verbundenen
Schenkeln aus thermoelektrisch unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus p-leitendem und
η-leitendem Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Grundkörper
mit untereinander verbundenen Poren hergestellt und in die Poren schmelzflüssiges Material eingeführt wird, mit dem in einen ersten Bereich des
Grundkörpers wenigstens eine Komponente des Materials des ersten Schenkels und in einen daran
angrenzenden zweiten Bereich wenigstens eine Komponente des Materials des zweiten Schenkels
zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Material durch
kapillares Aufsaugen aus einer Schmelze den Poren des Grandkörpers zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper nur mit seinem Ende
in die Schmelze getaucht und darin so lange belassen wird, bis die Schmelze in die Poren des ersten bzw.
zweiten Bereichs gedrungen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als schmelzflüssiges
Material jeweils das geschmolzene Material des ersten bzw. zweiten Schenkels verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren teilweise mit
mindestens einer ersten Komponente des Schenkelmaterials gefüllt werden, das schmelzflüssige Material mindestens eine zweite Komponente dieses
Schenkelmaterials enthält und diese Komponenten in den Poren zur Bildung des Schenkelmaterials zur
Reaktion gebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper
mindestens eine erste Komponente des Schenkelmaterials enthält, das schmelzflüssige Material
mindestens eine zweite Komponente dieses Schenkelmaterials enthält und diese Komponenten im
Grundkörper zur Reaktion gebracht werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines
p-leitenden Halbleitermaterials und eines n-leitenden Halbleitermaterials als Schenkelmaterialien ein
p-Dotierungsmittel und ein n-Dotierungsmittel mit dem schmelzflüssigen Material in die Poren transportiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper mit einer
Dotierungsmittel enthaltenden Schmelze in Berührung gebracht wird (F i g. 1,5 und 6).
9. Verfahren nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper zunächst mit
Dotierungsmitteln versetzt und dann mit der Schmelze in Berührung gebracht wird (F i g. 3 und 4).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungsmittel bei der Herstellung des Grundkörpers in diesen eingebracht
werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß ein p- Dotierungsmittel an einem Ende und ein n-Dotierungsmittel am anderen
Ende in dem Grundkörper angeordnet wird und daß
dann beide Enden mit der Schmelze in Berührung gebracht werden (F i g. 3).
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Dotierungsmittel in
der Mitte und das andere Dotierungsmittel an einem Ende des Grundkörpers angebracht wird und daß
dann lediglich dieses Ende mit der Schmelze in Berührung gebracht wird (F i g. 4).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung beider Schenkelmaterialien dieselbe Schmelze verwendet
wird (F i g. 3 und 4).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus durch ein Bindemittel zusammengehaltenem
«- oder 0-SiC hergestellt wird, dessen Poren teilweise mit Kohlenstoff gefüllt sind, daß eine
Schmelze aus Si verwendet wird und daß unter Zusatz von Dotierungsmitteln durch Reaktionssinterung die beiden Schenkelmaterialien in den Poren
erzeugt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus
durch ein Bindemittel zusammengehaltenen Kohlenstoff-Körnern hergestellt wird, daß eine Schmelze
aus Si verwendet wird und daß unter Zusatz von Dotierungsmitteln durch Reaktionssinterung die
beiden Schenkelmaterialien im Grundkörper erzeugt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß so viel geschmolzenes Si
zugeführt wird, daß nach dem Reaktionssintern freies Si im Grundkörper verbleibt und daß in einem
Bereich zwischen den Enden des Grundkörpers das Si weggeätzt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß ein U-förmiger Grundkörper hergestellt und mit beiden Enden gleichzeitig
in die Schmelze getaucht wird (F i g. 1 und 3).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Grundkörper in Stabform hergestellt wird.
19. Anwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellten Thermoelements als Konstruktionsbauteil für temperaturbelastete Konstruktionen.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2519338A DE2519338C3 (de) | 1975-04-30 | 1975-04-30 | Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen Anwendung |
CH427276A CH607334A5 (de) | 1975-04-30 | 1976-04-06 | |
US05/676,737 US4032371A (en) | 1975-04-30 | 1976-04-14 | Method of making a thermo-element |
SE7604538A SE408837B (sv) | 1975-04-30 | 1976-04-20 | Sett att framstella ett termoelement |
NL7604430A NL7604430A (nl) | 1975-04-30 | 1976-04-26 | Werkwijze voor het vervaardigen van een thermo- -element, een volgens die werkwijze vervaardigd thermo-element en de toepassing daarvan. |
DK191476A DK143779C (da) | 1975-04-30 | 1976-04-29 | Fremgangsmaade til fremstilling af et termoelement |
CA251,433A CA1063252A (en) | 1975-04-30 | 1976-04-29 | Method of making a thermo-element, a thermo-element made thereby and the use thereof |
FR7612960A FR2309985A1 (fr) | 1975-04-30 | 1976-04-30 | Procede pour la fabrication d'un element thermoelectrique, element fabrique par ce procede et application de cet element |
JP51049792A JPS5915192B2 (ja) | 1975-04-30 | 1976-04-30 | 熱電素子およびその製法 |
GB17712/76A GB1548748A (en) | 1975-04-30 | 1976-04-30 | Thermocouple and to a method of making a thermocouple |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2519338A DE2519338C3 (de) | 1975-04-30 | 1975-04-30 | Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen Anwendung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2519338A1 DE2519338A1 (de) | 1976-11-04 |
DE2519338B2 true DE2519338B2 (de) | 1978-05-24 |
DE2519338C3 DE2519338C3 (de) | 1979-01-18 |
Family
ID=5945471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2519338A Expired DE2519338C3 (de) | 1975-04-30 | 1975-04-30 | Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen Anwendung |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4032371A (de) |
JP (1) | JPS5915192B2 (de) |
CA (1) | CA1063252A (de) |
CH (1) | CH607334A5 (de) |
DE (1) | DE2519338C3 (de) |
DK (1) | DK143779C (de) |
FR (1) | FR2309985A1 (de) |
GB (1) | GB1548748A (de) |
NL (1) | NL7604430A (de) |
SE (1) | SE408837B (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4174234A (en) * | 1978-04-12 | 1979-11-13 | Semix, Incorporated | Silicon-impregnated foraminous sheet |
US4169739A (en) * | 1978-04-12 | 1979-10-02 | Semix, Incorporated | Method of making silicon-impregnated foraminous sheet by partial immersion and capillary action |
US4171991A (en) * | 1978-04-12 | 1979-10-23 | Semix, Incorporated | Method of forming silicon impregnated foraminous sheet by immersion |
US4349407A (en) * | 1979-05-09 | 1982-09-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of forming single crystals of beta silicon carbide using liquid lithium as a solvent |
JPS6151592U (de) * | 1984-09-05 | 1986-04-07 | ||
EP0907211A1 (de) * | 1997-10-01 | 1999-04-07 | Imra Europe S.A. | Ein Peltiereffektmodul und Herstellungsverfahren dafür |
DE10030354A1 (de) | 2000-06-21 | 2002-01-10 | Bosch Gmbh Robert | Thermoelektrisches Bauelement |
US6887421B2 (en) * | 2002-01-14 | 2005-05-03 | Redunndant Materials, Inc. | Method for making a silicon carbide resistor with silicon/silicon carbide contacts by induction heating |
DE102006055120B4 (de) * | 2006-11-21 | 2015-10-01 | Evonik Degussa Gmbh | Thermoelektrische Elemente, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
JP4468967B2 (ja) * | 2007-04-24 | 2010-05-26 | カルソニックカンセイ株式会社 | 照明装置 |
EP3196951B1 (de) | 2016-01-21 | 2018-11-14 | Evonik Degussa GmbH | Rationelles verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung thermoelektrischer bauelemente |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2431326A (en) * | 1942-10-29 | 1947-11-25 | Carborundum Co | Silicon carbide articles and method of making same |
US2938807A (en) * | 1957-08-13 | 1960-05-31 | James C Andersen | Method of making refractory bodies |
US3171871A (en) * | 1960-07-19 | 1965-03-02 | Norton Co | Method of making electrical heater bars |
GB1052587A (de) * | 1964-06-30 | |||
CH504764A (de) * | 1968-12-10 | 1971-03-15 | Hugo Dipl Phys Wyss | Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitenden Widerstandskörpers |
-
1975
- 1975-04-30 DE DE2519338A patent/DE2519338C3/de not_active Expired
-
1976
- 1976-04-06 CH CH427276A patent/CH607334A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-04-14 US US05/676,737 patent/US4032371A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-04-20 SE SE7604538A patent/SE408837B/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-04-26 NL NL7604430A patent/NL7604430A/xx not_active Application Discontinuation
- 1976-04-29 DK DK191476A patent/DK143779C/da active
- 1976-04-29 CA CA251,433A patent/CA1063252A/en not_active Expired
- 1976-04-30 GB GB17712/76A patent/GB1548748A/en not_active Expired
- 1976-04-30 FR FR7612960A patent/FR2309985A1/fr active Granted
- 1976-04-30 JP JP51049792A patent/JPS5915192B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4032371A (en) | 1977-06-28 |
SE408837B (sv) | 1979-07-09 |
FR2309985B1 (de) | 1982-04-23 |
JPS51134590A (en) | 1976-11-22 |
CA1063252A (en) | 1979-09-25 |
FR2309985A1 (fr) | 1976-11-26 |
DK191476A (da) | 1976-10-31 |
DE2519338C3 (de) | 1979-01-18 |
JPS5915192B2 (ja) | 1984-04-07 |
DK143779B (da) | 1981-10-05 |
CH607334A5 (de) | 1978-12-15 |
DE2519338A1 (de) | 1976-11-04 |
DK143779C (da) | 1982-02-22 |
SE7604538L (sv) | 1976-10-31 |
NL7604430A (nl) | 1976-11-02 |
GB1548748A (en) | 1979-07-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2703831C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Thermobatterie | |
DE2519338C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen Anwendung | |
DE977615C (de) | Verfahren zur Herstellung eines fuer Signaluebertragungsvorrichtungen bestimmten Halbleiterelements | |
DE1005646B (de) | Verfahren zur Erzeugung von grossflaechigen, rissefreien Halbleiter-p-n-Verbindungen | |
DE2314455A1 (de) | Thermistor | |
DE1032853B (de) | Verfahren zur Herstellung von Legierungskontakten auf einem Halbleitergrundkoerper aus Silizium | |
DE1200905B (de) | Verfahren zur Umwandlung von Waermeenergie in elektrische Energie und Thermoelement zur Durchfuehrung dieses Verfahrens | |
DE1483298B1 (de) | Elektrische Kontaktanordnung zwischen einem Germanium-Silizium-Halbleiterkoerper und einem Kontaktstueck und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE102017110313B4 (de) | Thermoelektrische Umwandlungsvorrichtungen | |
DE1026875B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern | |
DE3150748A1 (de) | "verfahren zur herstellung einer halbleiter-vorrichtung" | |
DE1171036B (de) | Verfahren zum Herstellen duenner Thermoelementschenkel durch Strangpressen sowie thermoelektrisches Geraet mit solchen Schenkeln | |
DE1223909B (de) | Verfahren zum Herstellen eines thermo-elektrischen Schenkels aus einem Werkstoff mit anisotropen Eigenschaften | |
DE2310148C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandselementes | |
DE2054542A1 (en) | Tin-rich brazing alloy - for joining thermocouple members | |
DE1414622B2 (de) | Verfahren zur herstellung von moelementschenkeln | |
DE1236081B (de) | Verfahren zur Herstellung von ohmschen Kontakten an Halbleiterbauelementen | |
DE2123069C2 (de) | Thermoelektrischer Generator | |
DE1489287C3 (de) | Thermoelektrische Anordnung und Verfahren zum Herstellen | |
DE1508345A1 (de) | Lot zum Kontaktieren eines Koerpers aus einer Germanium-Silizium-Legierung und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE1295039B (de) | Thermoelektrische Halbleiter-Einrichtung zum Umwandeln von Waerme in elektrische Energie | |
DE1277967C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer thermoelektrischen Halbleiteranordnung | |
DE1489277A1 (de) | Thermoelektrische Halbleitervorrichtung | |
DE2934299A1 (de) | Verfahren zum verbinden eines kontaktteils aus hochschmelzendem metall mit einem halbleiterkoerper | |
DE1414622C (de) | Verfahren zum Herstellen von Ther moelementschenkeln |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |