JPS5915192B2 - 熱電素子およびその製法 - Google Patents
熱電素子およびその製法Info
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- JPS5915192B2 JPS5915192B2 JP51049792A JP4979276A JPS5915192B2 JP S5915192 B2 JPS5915192 B2 JP S5915192B2 JP 51049792 A JP51049792 A JP 51049792A JP 4979276 A JP4979276 A JP 4979276A JP S5915192 B2 JPS5915192 B2 JP S5915192B2
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- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/855—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電気的に直列接続した異なる熱電性質の２つの
導体材料、とくにｐ形半導体およびｎ形半導体を有する
熱電素子およびその製法に関する。
導体材料、とくにｐ形半導体およびｎ形半導体を有する
熱電素子およびその製法に関する。
熱電素子は熱の電気エネルギーへの変換に使用されるけ
れど、電気エネルギーの供給により熱または冷熱を発生
させることもできる。熱電素子はもともと結合位置で互
Ｌ・にろう接した２種の金属から製造された。
れど、電気エネルギーの供給により熱または冷熱を発生
させることもできる。熱電素子はもともと結合位置で互
Ｌ・にろう接した２種の金属から製造された。
このろう接部加熱の際に発生する熱電圧は２つの金属が
熱電電位列で互（゛に離れて℃・るほど大きく、かつろ
う接部の温度上昇とともに増大する。しかしこのろう接
部は機械的および熱的に敏感であり、とくに熱電素子が
高（・温度または振動にさらされる場合破損しやす（・
。最近２つの導体材料がｐ形半導体とｎ形半導体よりな
る熱電素子が公知になつた。
熱電電位列で互（゛に離れて℃・るほど大きく、かつろ
う接部の温度上昇とともに増大する。しかしこのろう接
部は機械的および熱的に敏感であり、とくに熱電素子が
高（・温度または振動にさらされる場合破損しやす（・
。最近２つの導体材料がｐ形半導体とｎ形半導体よりな
る熱電素子が公知になつた。
半導体材料としてはたとえばテルル化鉛、テルル化ゲル
マニウムおよびテルル化ビスマスが挙げられる。この場
合ろう接などによる機械的および電気的結合はさらに困
難である。それぞれ２つの金属円筒の間に半導体円筒が
支持され、結合部が電解的に設けられた金属カラーによ
つてブリツジされ、このように製造された円筒の結合が
金属ブリツジによつて行われるとくに多部材の熱電素子
が公知になつた。本発明の目的は２つの導体材料の間の
機械的および電気的結合が非常に安定であり、半導体熱
電素子として設定することもでき、かつ種々の形で簡単
に製造しうる熱電素子およびその製法を得ることである
。この目的は本発明により互いに結合した細孔を有する
多孔性基体を製造し、この細孔へ溶融流動材料を導入し
、この材料により第１の領域へ第１導体材料の少なくと
も１つの成分、第２の領域ヘ第２導体材料の少なくとも
１つの成分を供給することによつて解決される。
マニウムおよびテルル化ビスマスが挙げられる。この場
合ろう接などによる機械的および電気的結合はさらに困
難である。それぞれ２つの金属円筒の間に半導体円筒が
支持され、結合部が電解的に設けられた金属カラーによ
つてブリツジされ、このように製造された円筒の結合が
金属ブリツジによつて行われるとくに多部材の熱電素子
が公知になつた。本発明の目的は２つの導体材料の間の
機械的および電気的結合が非常に安定であり、半導体熱
電素子として設定することもでき、かつ種々の形で簡単
に製造しうる熱電素子およびその製法を得ることである
。この目的は本発明により互いに結合した細孔を有する
多孔性基体を製造し、この細孔へ溶融流動材料を導入し
、この材料により第１の領域へ第１導体材料の少なくと
も１つの成分、第２の領域ヘ第２導体材料の少なくとも
１つの成分を供給することによつて解決される。
この過程にお（・て基体は１体の支持骨格を形成し、そ
の細孔は凝固した融液で充てんされる。
の細孔は凝固した融液で充てんされる。
それゆえ高（・機械的強度を有する非常にコンパクトな
ブロツクが得られる。異なる導体性質は基体の１体性を
維持しながら溶融流動材料によつて与えられる。それゆ
えろう接その他の結合を必要とせずに、これらの導体材
料を中性中間導体との直接接触によるか、または有利に
は相互の直接接触によつて確実な電気的接触に維持する
ことができる。熱電素子の形は任意に選択することがで
きる。と℃゛うのは基体を任意の形で得ることができる
からである。とくに有利な方法によればまず多孔性基体
を製造し、次に融液から毛管吸上げによつて溶融流動材
料が細孔に供給される。
ブロツクが得られる。異なる導体性質は基体の１体性を
維持しながら溶融流動材料によつて与えられる。それゆ
えろう接その他の結合を必要とせずに、これらの導体材
料を中性中間導体との直接接触によるか、または有利に
は相互の直接接触によつて確実な電気的接触に維持する
ことができる。熱電素子の形は任意に選択することがで
きる。と℃゛うのは基体を任意の形で得ることができる
からである。とくに有利な方法によればまず多孔性基体
を製造し、次に融液から毛管吸上げによつて溶融流動材
料が細孔に供給される。
毛管作用によつて融液の材料は確実に細孔へ送られるの
で、細孔はほぼ完全に充てんされ、細孔内部の２つの導
体材料の接触位置に良好な電気的接触が達成される。一
般に基体の端部を融液に浸漬し、融液が第１または第２
領域の孔へ侵入するまでの間その中に保持すれば十分で
ある。溶融流動材料としてはそれぞれ融解した第１また
は第２導体材料を使用することができる。
で、細孔はほぼ完全に充てんされ、細孔内部の２つの導
体材料の接触位置に良好な電気的接触が達成される。一
般に基体の端部を融液に浸漬し、融液が第１または第２
領域の孔へ侵入するまでの間その中に保持すれば十分で
ある。溶融流動材料としてはそれぞれ融解した第１また
は第２導体材料を使用することができる。
もう１つの方法は細孔を部分的に導体材料の少なくとも
１つの第１成分で充てんし、溶融流動材料が導体材料の
少なくとも１つの第２成分を含み、これらの成分を細孔
内で導体材料形成のため反応させることよりなる。これ
はたとえば導体材料としての半導体が多数の場合に有利
であり、とくに半導体自体、すなわち反応生成物が少な
くとも第２成分より高（・融点を有する場合有利である
。さらに基体が導体材料の少なくとも１つの第１成分を
含み、溶融流動材料が導体材料の少なくとも１つの第２
成分を含み、これらの成分を基体内で反応させることも
できる。この場合導体材料は基体材料の少なくとも１部
の反応によつて形成される。有利な実施例によれば導体
材料としてｐ形半導体とｎ形半導体を使用する場合、ｐ
形ドープ剤とｎ形ドープ剤は溶融流動材料により細孔へ
送られる。
１つの第１成分で充てんし、溶融流動材料が導体材料の
少なくとも１つの第２成分を含み、これらの成分を細孔
内で導体材料形成のため反応させることよりなる。これ
はたとえば導体材料としての半導体が多数の場合に有利
であり、とくに半導体自体、すなわち反応生成物が少な
くとも第２成分より高（・融点を有する場合有利である
。さらに基体が導体材料の少なくとも１つの第１成分を
含み、溶融流動材料が導体材料の少なくとも１つの第２
成分を含み、これらの成分を基体内で反応させることも
できる。この場合導体材料は基体材料の少なくとも１部
の反応によつて形成される。有利な実施例によれば導体
材料としてｐ形半導体とｎ形半導体を使用する場合、ｐ
形ドープ剤とｎ形ドープ剤は溶融流動材料により細孔へ
送られる。
ドープ剤は溶融流動材料によつて初めてその場にもたら
されるので、互℃・に確実な接触面を形成する、抵抗率
の型式の異なる互℃・に離れた２つの清浄な半導体が基
体内に得られる。この場合基体はドーブ剤を含む融液と
接触させることができる。基体は最初ドープ剤を添加し
、次に融液と接触させることもできる。たとえばドープ
剤を基体製造の際すでにその中に配置してもよ（・。ｐ
形ドープ剤を基体の１端に、ｎ形ドープ剤を他端に配置
し、次に両端を融液と接触させれば、異なる形にドープ
された融液が相反する側から基体に上昇してつ（・には
互℃・に接触する。１つのドープ剤を基体の中央に、他
のドープ剤を基体の端部に配置し、次にこの端部だけを
融液と接触させることもできる。
されるので、互℃・に確実な接触面を形成する、抵抗率
の型式の異なる互℃・に離れた２つの清浄な半導体が基
体内に得られる。この場合基体はドーブ剤を含む融液と
接触させることができる。基体は最初ドープ剤を添加し
、次に融液と接触させることもできる。たとえばドープ
剤を基体製造の際すでにその中に配置してもよ（・。ｐ
形ドープ剤を基体の１端に、ｎ形ドープ剤を他端に配置
し、次に両端を融液と接触させれば、異なる形にドープ
された融液が相反する側から基体に上昇してつ（・には
互℃・に接触する。１つのドープ剤を基体の中央に、他
のドープ剤を基体の端部に配置し、次にこの端部だけを
融液と接触させることもできる。
この場合全基体を通つて上昇する融液に後者のドープ剤
が添加されることは避けられな℃・けれど、基体の中央
からは前者のドープ剤が勝るので、最終的には異なる形
にドープされた２つの半導体が得られる。半導体の異な
る抵抗率がドープ剤によつてつくられる場合、２つの導
体材料を製造するため同じ融液を使用することができる
。
が添加されることは避けられな℃・けれど、基体の中央
からは前者のドープ剤が勝るので、最終的には異なる形
にドープされた２つの半導体が得られる。半導体の異な
る抵抗率がドープ剤によつてつくられる場合、２つの導
体材料を製造するため同じ融液を使用することができる
。
有利な実施例によれば基体は結合剤によつて保持される
α〜またはβ−ＳｉＣから製造され、その細孔は１部炭
素で充てんされ、Ｓｉの融液が使用され、かつドープ剤
添加のもとに反応焼結によつて２つの導体材料が細孔内
に製造される。
α〜またはβ−ＳｉＣから製造され、その細孔は１部炭
素で充てんされ、Ｓｉの融液が使用され、かつドープ剤
添加のもとに反応焼結によつて２つの導体材料が細孔内
に製造される。
炭素はこの場合黒鉛として添加されるけれど、基体内で
フエノール樹脂などの熱分解によつて製造することもで
きる。α−ＳｉＣよりなる圧縮体内のＳｉとＣの反応焼
結は自体公知である（西ドイツ公開特許公報第２３１０
１４８号参照）。もう１つの方法は基体を結合剤によつ
て結合した炭素粒子たとえば黒鉛粒子から製造し、Ｓｉ
の融液を使用し、ドープ剤添加のもとに反応焼結によつ
て基体内に２つの導体材料を製造することよりなる。
フエノール樹脂などの熱分解によつて製造することもで
きる。α−ＳｉＣよりなる圧縮体内のＳｉとＣの反応焼
結は自体公知である（西ドイツ公開特許公報第２３１０
１４８号参照）。もう１つの方法は基体を結合剤によつ
て結合した炭素粒子たとえば黒鉛粒子から製造し、Ｓｉ
の融液を使用し、ドープ剤添加のもとに反応焼結によつ
て基体内に２つの導体材料を製造することよりなる。
この方法で基体は少なくとも１部ｐ形またはｎ形のβ−
ＳｉＣに反応する。ドープ剤としては常用添加剤が使用
され、ＳｉＣの場合たとえばアルミニウムがｐ形ドープ
剤、アンチモンがｎ形ドープ剤として使用される。
ＳｉＣに反応する。ドープ剤としては常用添加剤が使用
され、ＳｉＣの場合たとえばアルミニウムがｐ形ドープ
剤、アンチモンがｎ形ドープ剤として使用される。
さらに反応焼結後、遊離Ｓｉが基体内に残る程度の量の
溶融Ｓｉを供給するのが望ましく、基体の端部の間の範
囲のＳｉはエツチングにより除去される。端部に残るＳ
ｉは接続接点の設置を著しく容易にする。さらに比抵抗
が低下されるので、冷接合位置の熱負荷が小さくなる。
さらにＵ形基体を製造し、両端を同時に融液へ浸漬する
ことができる。
溶融Ｓｉを供給するのが望ましく、基体の端部の間の範
囲のＳｉはエツチングにより除去される。端部に残るＳ
ｉは接続接点の設置を著しく容易にする。さらに比抵抗
が低下されるので、冷接合位置の熱負荷が小さくなる。
さらにＵ形基体を製造し、両端を同時に融液へ浸漬する
ことができる。
それによつて製造が時間的に短縮される。熱電素子は他
の方法でも製造することができる。
の方法でも製造することができる。
たとえば基体の材料と２つの導体材料を互（゛に混合し
、型の中で熱および圧力により処理することができる。
この場合基体は焼結され、導体材料は融解し、細孔はほ
ぼ完全に充てんされる。本法で製造した熱電素子は多孔
性基体が互（・に結合した細孔を有し、この細孔が第１
領域では第１導体材料により、第２領域では第２導体材
料によつて充てんされて℃・ることを特徴とする。
、型の中で熱および圧力により処理することができる。
この場合基体は焼結され、導体材料は融解し、細孔はほ
ぼ完全に充てんされる。本法で製造した熱電素子は多孔
性基体が互（・に結合した細孔を有し、この細孔が第１
領域では第１導体材料により、第２領域では第２導体材
料によつて充てんされて℃・ることを特徴とする。
同様に熱電素子は多孔性基体の第１領域がほぼ第１導体
材料、第２領域がほぼ第２導体材料からなり、かつ互（
・に結合する細孔を有し、その細孔が導体材料の１成分
を含む凝固した融液で充てんされていることを特徴とす
る。有利な実施方式によれば多孔性基体は焼結されたα
−またはβ−ＳｉＣからなり、導体材料はｐ形またはｎ
形にドープされたβ−ＳｉＣからなる。
材料、第２領域がほぼ第２導体材料からなり、かつ互（
・に結合する細孔を有し、その細孔が導体材料の１成分
を含む凝固した融液で充てんされていることを特徴とす
る。有利な実施方式によれば多孔性基体は焼結されたα
−またはβ−ＳｉＣからなり、導体材料はｐ形またはｎ
形にドープされたβ−ＳｉＣからなる。
この場合ドープされた炭化ケイ素は非常に大き℃゛熱起
電力を有する２つの半導体を形成する。ｎ形には約＋３
００μ／℃、ｐ形には−３００μＶ／℃が生ずるので、
全熱電素子は約６００ＩＬＶ／℃の熱電圧を発生する。
ドープしたＳｉＣを基体の細孔へ組込むことによつて２
つのＳｉＣ半導体を互（・に固（・機械的結合および確
実な電気的接触に保持する可能性が初めて得られる。こ
の熱電素子は２０００℃を超える高い温度にさらすこと
もできる。さらに腐食性雰囲気中で使用することもでき
る。しかし基体の材料としては他の材料たとえばガラス
、ホウ素、チツ化ホウ素、酸化アルミニウムまたは導体
材料が細孔にある場合十分な絶縁に作用し、製造条件お
よび作業条件下に有害な変形を生じな℃・他の材料を使
用することもできる。
電力を有する２つの半導体を形成する。ｎ形には約＋３
００μ／℃、ｐ形には−３００μＶ／℃が生ずるので、
全熱電素子は約６００ＩＬＶ／℃の熱電圧を発生する。
ドープしたＳｉＣを基体の細孔へ組込むことによつて２
つのＳｉＣ半導体を互（・に固（・機械的結合および確
実な電気的接触に保持する可能性が初めて得られる。こ
の熱電素子は２０００℃を超える高い温度にさらすこと
もできる。さらに腐食性雰囲気中で使用することもでき
る。しかし基体の材料としては他の材料たとえばガラス
、ホウ素、チツ化ホウ素、酸化アルミニウムまたは導体
材料が細孔にある場合十分な絶縁に作用し、製造条件お
よび作業条件下に有害な変形を生じな℃・他の材料を使
用することもできる。
導体材料も任意に、たとえば現在まで熱電素子に使用し
た金属および半導体の中から選ぶことができる。熱電素
子の形の選択も所望の使用条件に容易に適合させること
ができる。一般に多孔性基体したがつて熱電素子を棒状
に形成するのがきわめて有利である。棒の長さは熱接合
部が冷接合部に熱影響をおよぼさな（゛ように作用する
。形状を任意に選択できるため、熱電素子に熱負荷され
る構造物に適する構造要素として適する形を与えること
もできる。
た金属および半導体の中から選ぶことができる。熱電素
子の形の選択も所望の使用条件に容易に適合させること
ができる。一般に多孔性基体したがつて熱電素子を棒状
に形成するのがきわめて有利である。棒の長さは熱接合
部が冷接合部に熱影響をおよぼさな（゛ように作用する
。形状を任意に選択できるため、熱電素子に熱負荷され
る構造物に適する構造要素として適する形を与えること
もできる。
その際この構造要素は同時にこの構造要素の範囲の温度
を測定するためにも役立つ。たとえば前記炭化ケイ素熱
電素子をジニットエンジンの構造部材たとえば壁ライニ
ングまたはジニット流路内の支柱として使用することｂ
くできる。次に本発明を図面により説明する。
を測定するためにも役立つ。たとえば前記炭化ケイ素熱
電素子をジニットエンジンの構造部材たとえば壁ライニ
ングまたはジニット流路内の支柱として使用することｂ
くできる。次に本発明を図面により説明する。
溶解ルツボ１内に壁４で仕切られた２つの室２および３
がある。
がある。
室２にはｐ形ドープ剤としてアルミニウムを添加した溶
融Ｓｉの融液５がある。室３にはｎ形ドープ剤としてア
ンチモンを添加した溶融Ｓｉの融液６がある。これらの
融液は約１６００℃の温度に保持される。Ｕ形棒の形の
基体７はα−ＳｉＣ粒子および黒鉛粒子から結合剤を使
用して成形される。
融Ｓｉの融液５がある。室３にはｎ形ドープ剤としてア
ンチモンを添加した溶融Ｓｉの融液６がある。これらの
融液は約１６００℃の温度に保持される。Ｕ形棒の形の
基体７はα−ＳｉＣ粒子および黒鉛粒子から結合剤を使
用して成形される。
ＳｉＣ粒子８の間に細孔の残る構造体が得られ、この細
孔は１部しか黒鉛粒子で充てんされて℃・ないので、多
孔性が残る。この基体７の端部９を融液５に、同時に端
部１０を融液６に浸漬する／
０多孔性基体７の毛管作用のためドープされ
た溶融Ｓｉは基体７の両脚を上昇し、異なる形にドープ
されたＳｉは接触面１１に沿つて出会う。
孔は１部しか黒鉛粒子で充てんされて℃・ないので、多
孔性が残る。この基体７の端部９を融液５に、同時に端
部１０を融液６に浸漬する／
０多孔性基体７の毛管作用のためドープされ
た溶融Ｓｉは基体７の両脚を上昇し、異なる形にドープ
されたＳｉは接触面１１に沿つて出会う。
上昇の間Ｓｉは同時に２３００℃までの温度上昇（反応
焼結）下に炭素と反応してβ−ＳｌＣを形成する。した
がつて領域１３の細孔１２内には正にドーブされたＳｉ
Ｃの形の第１導体材料が、第２領域１５の細孔には負に
ドープされたＳｉＣの形の第２導体材料１６が発生する
。２つの導体材料１４および１６は焼結により互（・に
固く結合され、接触面１１に沿つて互℃・に電気的に接
触する。
焼結）下に炭素と反応してβ−ＳｌＣを形成する。した
がつて領域１３の細孔１２内には正にドーブされたＳｉ
Ｃの形の第１導体材料が、第２領域１５の細孔には負に
ドープされたＳｉＣの形の第２導体材料１６が発生する
。２つの導体材料１４および１６は焼結により互（・に
固く結合され、接触面１１に沿つて互℃・に電気的に接
触する。
接触面１１の範囲を高温、両端９および１０を低温にさ
らせば熱電圧が生ずる。第３図の実施例の場合、ルツボ
１７にはただ１つの室１８があり、この中にドープされ
て℃・なＬ・溶融Ｓｌよりなる融液１９がある。
らせば熱電圧が生ずる。第３図の実施例の場合、ルツボ
１７にはただ１つの室１８があり、この中にドープされ
て℃・なＬ・溶融Ｓｌよりなる融液１９がある。
ＳｉＣおよびＣの混合物よりなるＵ形に曲げた棒の形の
基体２０の両端２１および２２を融液１９に浸漬する。
両端には基体２０の製造中すでにｐ形ドープ剤２３また
はｎ形ドープ剤２４たとえばアルミニウムまたはアンチ
モンが配置されて（・る。溶融Ｓｉが基体２０の脚を通
つて上昇すれば、ドープゾーン通過の際Ｓｉはドープさ
れるので、結果的には第１図実施例の場合と同様の熱電
素子／）ｔ得られる。第４図のルツボ２５内のただ１つ
の室２６にはドープされて（・ないＳｉからなるただ１
つの融液２７がある。この中に棒７および２０と同様の
組成の直線的棒の形の基体２９の端部２８を浸漬する。
この基体は端部２８にｐ形ドープ剤３０および中央部に
多量のｎ形ドープ剤３１を含む。Ｓｉが基体２９内を上
昇すると下部領域３２には正にドープされたＳｌＣ半導
体、上部領域３３にはｎ形ドープ剤が多（・ため負にド
ープされたＳｉＣ半導体が形成される。第５図には内部
空間３５に正にドープしたＳｉの融液を装入したルツボ
３４が示される。
基体２０の両端２１および２２を融液１９に浸漬する。
両端には基体２０の製造中すでにｐ形ドープ剤２３また
はｎ形ドープ剤２４たとえばアルミニウムまたはアンチ
モンが配置されて（・る。溶融Ｓｉが基体２０の脚を通
つて上昇すれば、ドープゾーン通過の際Ｓｉはドープさ
れるので、結果的には第１図実施例の場合と同様の熱電
素子／）ｔ得られる。第４図のルツボ２５内のただ１つ
の室２６にはドープされて（・ないＳｉからなるただ１
つの融液２７がある。この中に棒７および２０と同様の
組成の直線的棒の形の基体２９の端部２８を浸漬する。
この基体は端部２８にｐ形ドープ剤３０および中央部に
多量のｎ形ドープ剤３１を含む。Ｓｉが基体２９内を上
昇すると下部領域３２には正にドープされたＳｌＣ半導
体、上部領域３３にはｎ形ドープ剤が多（・ため負にド
ープされたＳｉＣ半導体が形成される。第５図には内部
空間３５に正にドープしたＳｉの融液を装入したルツボ
３４が示される。
この融液に前記基体と同様の組成の細長（・棒の形の基
体３７の端部を浸漬する。この基体３７の端部３８はＳ
ｉが３９の高さに達するまで融液３６に浸漬される。こ
の方法で領域４０には正にドープされたＳｉＣ半導体が
生ずる。次に基体３７を内部空間４２に負にドープされ
たＳｉの融液４３を装入したルツボ４１に入れる。この
融液４３へ基体３７の端部４４をＳｉが高さ３９に達す
るまで浸漬する。第２の領域４５は負にドープしたＳｉ
Ｃ半導体で充てんされる。すべての実施方式にお℃・て
毛管作用で上昇するＳｉの量がＣとの反応焼結に必要で
あるより多（゛ように実施することができる。
体３７の端部を浸漬する。この基体３７の端部３８はＳ
ｉが３９の高さに達するまで融液３６に浸漬される。こ
の方法で領域４０には正にドープされたＳｉＣ半導体が
生ずる。次に基体３７を内部空間４２に負にドープされ
たＳｉの融液４３を装入したルツボ４１に入れる。この
融液４３へ基体３７の端部４４をＳｉが高さ３９に達す
るまで浸漬する。第２の領域４５は負にドープしたＳｉ
Ｃ半導体で充てんされる。すべての実施方式にお℃・て
毛管作用で上昇するＳｉの量がＣとの反応焼結に必要で
あるより多（゛ように実施することができる。
それゆえ反応焼結後熱電素子内には遊離Ｓｉが残存する
。この遊離Ｓｉは端部３８と４４の間の範囲４６ではエ
ツチングにより除去される。エツチングはたとえば硝酸
とフツ酸の混合物で行われる。次に作動中冷にとどまる
端部３８および４４には比較的簡単に接続接点を設置す
ることができる。たとえば遊離Ｓｉと電気的にほぼ導体
である共晶合金を形成する金属が被覆される。これに適
する金属はたとえばアルミニウム、銀、金またはアンチ
モンである。すべての実施例にお（・て基体７，２０，
２９または３７を結合剤で結合した黒鉛粒子８から製造
することもできる。このような基体内をドープした溶融
Ｓｉが上昇すると、基体の黒鉛粒子とＳｉの間の反応焼
結によつてｐ形またはｎ形ドープ剤を含むβ−ＳｉＣが
発生するので、導体材料がほぼ全基体にわたつて形成さ
れる。ドープした他の半導体を得るためＳｉの代りに他
の材料たとえばチタンの融液を使用することもでき、そ
の際基体の組成は適当に選択しなければならな（・ｏ同
様基体に多孔性ガラスを使用し、溶融金属の融液に浸漬
することができる。
。この遊離Ｓｉは端部３８と４４の間の範囲４６ではエ
ツチングにより除去される。エツチングはたとえば硝酸
とフツ酸の混合物で行われる。次に作動中冷にとどまる
端部３８および４４には比較的簡単に接続接点を設置す
ることができる。たとえば遊離Ｓｉと電気的にほぼ導体
である共晶合金を形成する金属が被覆される。これに適
する金属はたとえばアルミニウム、銀、金またはアンチ
モンである。すべての実施例にお（・て基体７，２０，
２９または３７を結合剤で結合した黒鉛粒子８から製造
することもできる。このような基体内をドープした溶融
Ｓｉが上昇すると、基体の黒鉛粒子とＳｉの間の反応焼
結によつてｐ形またはｎ形ドープ剤を含むβ−ＳｉＣが
発生するので、導体材料がほぼ全基体にわたつて形成さ
れる。ドープした他の半導体を得るためＳｉの代りに他
の材料たとえばチタンの融液を使用することもでき、そ
の際基体の組成は適当に選択しなければならな（・ｏ同
様基体に多孔性ガラスを使用し、溶融金属の融液に浸漬
することができる。
第１図は製造終了時のルツボ中の熱電素子、第２図は２
つの導体材料の接触部、第３および４図はルツボに挿入
した直後の基体、第５図は第１ルツボ内の第１導体材料
を有する基体、第６図は第２ルツボ内で２つの導体材料
を有する第５図の基体をそれぞれ縦断面図で示す図であ
る。 １・・・ルツボ、７・・・基体、８・・・ＳｉＣ粒子、
２３，２４，３０，３１・・・ドープ剤。
つの導体材料の接触部、第３および４図はルツボに挿入
した直後の基体、第５図は第１ルツボ内の第１導体材料
を有する基体、第６図は第２ルツボ内で２つの導体材料
を有する第５図の基体をそれぞれ縦断面図で示す図であ
る。 １・・・ルツボ、７・・・基体、８・・・ＳｉＣ粒子、
２３，２４，３０，３１・・・ドープ剤。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱電性質の異なる電気的に直列接続された２つの導
体材料、とくにｐ形半導体およびｎ形半導体を有する熱
電素子において、互いに結合する細孔１２を有する多孔
性基体７、２０、２９、３７を有し、その第１の領域１
３、３２、４０が第１の導体材料１４で、第２の領域１
５、３３、４５が第２の導体材料１６で充てんされてい
ることを特徴とする熱電素子。 ２ 熱電性質の異なる電気的に直列接続された２つの導
体材料、とくにｐ形半導体およびｎ形半導体を有する熱
電素子において、多孔性基体７、２０、２９、３７を有
し、その第１領域１３、３２、４０がほぼ第１導体材料
、第２領域１５、３３、４５がほぼ第２導体材料よりな
り、かつ互いに結合する細孔１２を有し、その細孔が導
体材料の１成分を含む凝固した融液で充てんされている
ことを特徴とする熱電素子。 ３ ２つの導体材料１４、１６が細孔１２内または基体
内で互いに直接接触している特許請求の範囲１項または
２項記載の熱電素子。 ４ 多孔性基体７、２０、２９、３７が焼結されたα−
またはβ−ＳｉＣからなり、導体材料１４、１６がｐ形
またはｎ形にドープされたβ−ＳｉＣからなる特許請求
の範囲１〜３項の１つに記載の熱電素子。 ５ 多孔性基体７、２０、２９、３７が棒状である特許
請求の範囲１〜４項の１つに記載の熱電素子。 ６ 熱負荷される構造物の構造要素として使用される特
許請求の範囲１〜５項の１つに記載の熱電素子。 ７ 熱電性質の異なる電気的に直列接続された２つの導
体材料、とくにｐ形半導体およびｎ形半導体を有する熱
電素子の製法において、互いに結合する細孔を有する多
孔性基体を製造し、その細孔へ溶融流動材料を導入し、
この材料により第１領域に第１導体材料の少なくとも１
つの成分を、第２領域に第２導体材料の少なくとも１つ
の成分を送ることを特徴とする熱電素子の製法。 ８ 最初多孔性基体を製造し、次に溶融流動材料を毛管
吸上げによつて融液から細孔へ送る特許請求の範囲７項
記載の製法。 ９ 基体の端部のみを融液へ浸漬し、融液が第１または
第２領域の細孔へ侵入するまでその中に保持する特許請
求の範囲８項記載の製法。 １０ 溶融流動材料としてそれぞれ融解した第１または
第２導体材料を使用する特許請求の範囲７〜９項の１つ
に記載の製法。 １１ 細孔が１部導体材料の少なくとも１つの第１成分
で充てんされ、溶融流動材料が導体材料の少なくとも１
つの第２成分を含み、これらの成分を細孔内で導体材料
形成のため反応させる特許請求の範囲７〜９項の１つに
記載の製法。 １２ 基体が導体材料の少なくとも１つの第１成分を含
み、溶融流動材料が導体材料の少なくとも１つの第２成
分を含み、これらの成分を基体内で反応させる特許請求
の範囲７〜９項の１つに記載の製法。 １３ 導体材料としてｐ形半導体およびｎ形半導体を使
用する際、ｐ形ドープ剤およびｎ形ドープ剤を溶融流動
材料によつて細孔へ送る特許請求の範囲７〜１２項の１
つに記載の製法。 １４ 基体をドープ剤を含む融液と接触させる特許請求
の範囲８項または１３項記載の製法。 １５ 基体に最初ドープ剤を添加し、次に融液と接触さ
せる特許請求の範囲８項または１３項記載の製法。 １６ ドープ剤を基体製造の際基体中に配置する特許請
求の範囲１５項記載の製法。 １７ 基体の１端にｐ形ドープ剤、他端にｎ形ドープ剤
を配置し、次に両端を融液と接触させる特許請求の範囲
１５項または１６項記載の方法。 １８ １つのドープ剤を基体の中央に、他のドープ剤を
基体の端部に配置し、その端部だけを融液と接触させる
特許請求の範囲１５項または１６項記載の製法。 １９ ２つの導体材料を製造するため同じ融液を使用す
る特許請求の範囲１５〜１８項の１つに記載の製法。 ２０ 基体を結合剤によつて結合したα−またはβ−Ｓ
ｉＣから製造し、その細孔を１部炭素で充てんし、Ｓｉ
の融液を使用し、ドープ剤添加のもとに反応焼結によつ
て細孔内に２つの導体材料をつくる特許請求の範囲１１
項および１３〜１９項の１つに記載の製法。 ２１ 基体を結合剤によつて結合した炭素粒子から製造
し、Ｓｉの融液を使用し、ドープ剤添加のもとに反応焼
結によつて基体内に２つの導体材料をつくる特許請求の
範囲１２〜１９項の１つに記載の製法。 ２２ 反応焼結後遊離Ｓｉが基体内に残るような量の融
解したＳｉを供給し、基体の端部の間の範囲のＳｉをエ
ッチングで除去する特許請求の範囲２０項または２１項
記載の製法。 ２３ Ｕ形基体を製造し、両端を同時に融液へ浸漬する
特許請求の範囲７〜２２項の１つに記載の製法。
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 (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51134590A JPS51134590A (en) | 1976-11-22 |
| JPS5915192B2 true JPS5915192B2 (ja) | 1984-04-07 |
Family
ID=5945471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51049792A Expired JPS5915192B2 (ja) | 1975-04-30 | 1976-04-30 | 熱電素子およびその製法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4032371A (ja) |
| JP (1) | JPS5915192B2 (ja) |
| CA (1) | CA1063252A (ja) |
| CH (1) | CH607334A5 (ja) |
| DE (1) | DE2519338C3 (ja) |
| DK (1) | DK143779C (ja) |
| FR (1) | FR2309985A1 (ja) |
| GB (1) | GB1548748A (ja) |
| NL (1) | NL7604430A (ja) |
| SE (1) | SE408837B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6151592U (ja) * | 1984-09-05 | 1986-04-07 |
Families Citing this family (10)
| 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 |
| EP0907211A1 (en) * | 1997-10-01 | 1999-04-07 | Imra Europe S.A. | A peltier effect module and a method of manufacturing it |
| 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 (ja) * | 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
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6151592U (ja) * | 1984-09-05 | 1986-04-07 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4032371A (en) | 1977-06-28 |
| SE408837B (sv) | 1979-07-09 |
| FR2309985B1 (ja) | 1982-04-23 |
| JPS51134590A (en) | 1976-11-22 |
| CA1063252A (en) | 1979-09-25 |
| DE2519338B2 (de) | 1978-05-24 |
| FR2309985A1 (fr) | 1976-11-26 |
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| DE2519338C3 (de) | 1979-01-18 |
| DK143779B (da) | 1981-10-05 |
| CH607334A5 (ja) | 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 |
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