DE10136667A1 - Peltier edge used in semiconductor components comprises a p-conducting volume material with a high thermoelectric Q-factor and a diode - Google Patents

Peltier edge used in semiconductor components comprises a p-conducting volume material with a high thermoelectric Q-factor and a diode

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Abstract

Peltier edge comprises a p-conducting volume material with a high thermoelectric Q-factor and a diode. The edge has a layer structure consisting of a metallization layer having a thickness 0-20 microns m, a p-conducting volume material of thickness 0-20 mm, a diode of thickness 0-100 microns m and a metallization layer of thickness 0-20 microns m. The p-conducting volume material and the whole component has a thermoelectric Q-factor of Z more than 0.1 x 10<-3> /K. The component has an electrical resistance depending on the current direction so that the ratio of the resistance (barrier direction/passage direction) is more than 5. Preferred Features: The diode is a p/n diode or a Schottky diode. The volume material is made from p-conducting or n-conducting (Bi, Sb)2 (Te, Se)3. Thin intermediate films are applied between the volume material and the semiconducting thin films and between the semiconducting thin films and the metallization layers.

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Halbleiterbauelement. The invention relates to a new semiconductor component.

Das neue Halbleiterbauelement macht erfindungsgemäß vom Peltiereffekt Gebrauch. Der Peltiereffekt ist seit 1834 bekannt und wird durch den mit dem Stromfluß verbunden Energietransport der Ladungsträger verursacht. Dieser Effekt kann ausgenutzt werden, um mit Peltierelementen leistungsfähige Kühler herzustellen, die über den durch sie fließenden Strom in ihrer Leistung regelbar sind. According to the invention, the new semiconductor component makes use of the Peltier effect Use. The Peltier effect has been known since 1834 and is associated with the Current flow connected causes energy transport of the charge carriers. This effect can be exploited to be powerful coolers with Peltier elements to manufacture, which can be regulated in its output via the current flowing through it are.

Wie weit sich ein Material als Peltierbauelement eignet, wird durch den thermoelektrischen Gütefaktor bestimmt, der als (S2) x R/v definiert ist, wobei S der Seebeckkoeffizient, R die spezifische elektrische Leitfähigkeit und v die Wärmeleitfähigkeit darstellt. Ein Material, das bei Raumtemperatur einen sehr hohen thermoelektrischen Gütefaktor enthält ist (Bi, Sb)2 (Te, Se)3. Diese Verbindung ist ein Halbleiter rhomboedrischer Kristallstruktur mit Gitterkonstanten con a = 0,43 nm und c = 3,04 nm und ist eine Schichtstruktur. Durch Ersetzen eines Teils Bi in Bi2Te3 durch Sb kann diese Verbindung p-dotiert werden, durch Ersetzen eines Teils von Te durch Se erreicht man eine n-Dotierung. Bi2 Te3 zeigt nun die erstaunliche Eigenschaft, daß diese Dotierung von Fremdstoffatomen über sehr große Bereiche hin möglich ist, ohne daß sich Fremdphasen bilden. Im weiteren wird die Schreibweise (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 verwendet, um Material mit der Kristallstruktur von Bi2Te3 zu kennzeichnen, indem aber Bi und Te bis zu 100% von jeweils Sb oder Se ersetzt werden können, um einen möglichst hohen thermoelektrischen Gütefaktor zu erzielen. Der thermoelektrische Gütefaktor wird im Deutschen auch als Effektivitätskennzahl bezeichnet. Wenn im weiteren vom thermoelektrischen Gütefaktor gesprochen wird, so ist damit der Wert nahe bei Raumtemperatur gemeint. Bekannt ist auch, daß in (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 auch andere chemische Elemente Bi und Te ersetzen können, diese sollen mit dieser Schreibweise ebenfalls einbezogen sein, wenn sie in ihren Anteilen deutlich geringer als Bi oder Sb, oder aber Se und Te liegen. Eine Zusammenstellung der wichtigsten Materialdaten findet sich in Landolt/Börnstein, "Numerical data and functional relationships in science and technology", series, group III; Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-Tokyo, 1983. Mit einem n-leitenden und p-leitenden Material läßt sich ein Peltierelement herstellen. Dieses (Bi, Sb)2 (Te, Se)3-Material eignet sich aufgrund seiner Materialdaten sehr gut für einen Einsatz als Peltierelement bei Raumtemperatur. Neben (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 gibt es aber noch zahlreiche andere thermoelektrische Materialien, die für unterschiedliche Einsatztemperaturen hohe thermoelektrische Gütefaktoren zeigen. How far a material is suitable as a Peltier component is determined by the thermoelectric quality factor, which is defined as (S 2 ) x R / v, where S is the Seebeck coefficient, R is the specific electrical conductivity and v is the thermal conductivity. A material that contains a very high thermoelectric quality factor at room temperature is (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 . This compound is a semiconductor rhombohedral crystal structure with lattice constants con a = 0.43 nm and c = 3.04 nm and is a layer structure. By replacing a part of Bi in Bi 2 Te 3 with Sb, this compound can be p-doped; by replacing a part of Te with Se, an n-doping is achieved. Bi 2 Te 3 now shows the astonishing property that this doping of foreign substance atoms is possible over very large areas without foreign phases being formed. Furthermore, the notation (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 is used to identify material with the crystal structure of Bi 2 Te 3 , but Bi and Te can be replaced up to 100% by Sb or Se, in order to achieve the highest possible thermoelectric quality factor. The thermoelectric quality factor is also referred to in German as the effectiveness index. When we speak of the thermoelectric quality factor in the following, we mean the value close to room temperature. It is also known that (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 can also replace other chemical elements Bi and Te, these should also be included with this notation if their proportions are significantly lower than Bi or Sb, or but Se and Te lie. A compilation of the most important material data can be found in Landolt / Börnstein, "Numerical data and functional relationships in science and technology", series, group III; Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-Tokyo, 1983. A Peltier element can be produced with an n-conducting and p-conducting material. Due to its material data, this (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 material is very suitable for use as a Peltier element at room temperature. In addition to (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3, there are numerous other thermoelectric materials that show high thermoelectric quality factors for different operating temperatures.

Seit 1986 sind Materialien bekannt, die bei hohen Temperaturen supraleitend sind, diese Materialien werden als Hochtemperatur-Supraleiter bezeichnet. Solche Hochtemperatur-Superleiter-Materialien können für supraleitende Betriebsmittel in der Starkstromtechnik zum Einsatz kommen. Sie können bei 77 K betrieben werden, aber auch bei niedrigeren Temperaturen. Solche Betriebsmittel sind zum Beispiel supraleitende Transformatoren, Motoren, Energiespeicher und supraleitende Strombegrenzer. All diesen Betriebsmitteln ist eigen, daß sehr hohe Ströme durch sie fließen und sie bei tiefen Temperaturen (gegenüber Raumtemperatur) betrieben werden. Der Strom gelangt aus dem Netz bei Raumtemperatur über eine Stromzuführung zum supraleitenden Betriebsmittel, das bei 77 K oder einer tieferen Temperatur betrieben wird. Die Stromzuführung weist elektrische Verluste und thermische Verluste auf, die durch den Einsatz von Peltiermaterial in der Stromzuführung reduziert werden können. Der überwiegende Anteil dieser Betriebsmittel soll bei Wechselstrom betrieben werden. In Europa werden Wechselstromnetze bei 50 Hz betrieben, in den USA bei 60 Hz. Die Umkehrung des Stromflusses im Wechselstromeinsatz stellt für die Peltierelemente ein Problem dar, da dadurch der zu kühlende Kontakt eines Peltierelements in einer Halbwelle gekühlt und in der nächsten geheizt wird und sich somit insgesamt keine Kühlwirkung ergibt. Materials that are superconducting at high temperatures have been known since 1986, these materials are called high-temperature superconductors. Such High temperature superconductor materials can be used in superconducting equipment heavy current technology are used. You can operate at 77K but also at lower temperatures. Such resources are for Example superconducting transformers, motors, energy storage and superconducting current limiters. All these resources have that very high Currents flow through them and at low temperatures (opposite Room temperature). The electricity comes from the grid Room temperature via a power supply to the superconducting equipment is operated at 77 K or a lower temperature. The power supply points electrical losses and thermal losses caused by the use of Peltier material in the power supply can be reduced. The vast majority Proportion of this equipment is to be operated with AC. In Europe AC networks operate at 50 Hz, in the United States at 60 Hz Reversal of the current flow in AC use provides for the Peltier elements is a problem because it causes the contact of a Peltier element to be cooled in a Half-wave is cooled and heated in the next and thus there is no total Cooling effect results.

Die Erfindung stellt sich daher zum einen die Aufgabe, ein möglichst platzsparendes, verlustfreies und kostengünstiges Bauelement zu entwickeln, das beispielsweise in die sogenannten Stromzuführungen eingebaut werden kann und den Strom in der einen, ungünstigen Halbwelle sperrt. The invention therefore has, on the one hand, the task of making one possible to develop space-saving, lossless and inexpensive component that for example, can be installed in the so-called power supply lines and blocks the current in one unfavorable half wave.

Zum anderen werden zum Beispiel bei der Gleichrichtung hoher Ströme Leistungsdioden verwendet. Werden sehr hohe Ströme durch die Leistungsdioden geleitet, so entsteht Wärme, die in einer Reihe von Anwendungen unerwünscht ist. In diesem Fall müssen die Leistungsdioden gekühlt werden. On the other hand, for example, when rectifying high currents Power diodes used. Are very high currents through the power diodes conducted, heat is generated which is undesirable in a number of applications. In this case, the power diodes must be cooled.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Leistungsdiode derart weiter zu bilden, daß die Wärmeentwicklung beim Durchleiten hoher Ströme durch diese Leistungsdiode wirksam gekühlt werden kann. Another object of the present invention is therefore a power diode to further develop such that the heat development when passing high currents can be effectively cooled by this power diode.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, daß ein an sich bekannter Peltierschenkel mit einer Diode zu einem integrierten Halbleiterbauelement entsprechend der Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 4 zusammengefaßt wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß ein Peltierelement im allgemeinen aus zwei Peltierschenkeln besteht, die aus einem n- leitenden und einem p-leitenden Material bestehen. Die Erfindung betrifft den Aufbau jeweils eines solchen Peltierschenkels. In dem erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterbauelement wird also auf einen n-leitenden oder p-leitenden Peltierschenkel ein dünner heteropolarer Halbleiter-Film aufgebracht, der ein p/n- oder n/p-Bauelement ergibt, das Diodeneigenschaft hat. Alternativ kann auch auf einen Peltierschenkel eine Schottky-Diode integriert werden. Die Bedeckung der großflächigen Stirnseiten des Volumenmaterials mit den abgeschiedenen Dünnfilmen soll in allen Fällen nahezu vollständig sein. According to the invention, these tasks are solved in that a per se known Peltier leg with a diode to an integrated Semiconductor component according to the features of independent claims 1 or 4 is summarized. It should be noted that a Peltier element generally consists of two Peltier legs, which consist of an n- conductive and a p-conductive material. The invention relates to the Structure of such a Peltier leg. In the invention integrated semiconductor component is thus on an n-type or p-type Peltier's legs a thin heteropolar semiconductor film applied, which ap / n or n / p component that has diode properties. Alternatively, you can click on a Schottky diode can be integrated into a Peltier leg. Covering the large-area end faces of the bulk material with the deposited Thin films should be almost complete in all cases.

Hieraus ergibt sich also ein integriertes Bauelement, das sowohl die Gleichrichterfunktion wie auch die Kühlfunktion in sich vereinigt. This results in an integrated component that both Rectifier function as well as the cooling function combined.

Gemäß der Lösung nach Anspruch 1 enthält der Peltierschenkel mit integrierter Diode ein p-leitendes Volumenmaterial, wobei hier der Schichtaufbau aus einer ersten Metallisierungsschicht, dem sich anschließenden p-leitenden Volumenmaterial, einer Diode und eines daran anschließenden zweiten Metallisierungsschicht gebildet ist. Das p-leitende Volumenmaterial wie auch das ganze Bauelement sollen einen thermoelektrischen Gütefaktor von Z > 0,1 × 10-3/K haben. Weiterhin soll das Bauelement einen von der Stromrichtung abhängigen elektrischen Widerstand derart aufweisen, daß das Verhältnis der Widerstände (Sperrichtung/Durchlassrichtung) bei entgegengesetzter Stromrichtung größer 5 ist. According to the solution according to claim 1, the Peltier leg with an integrated diode contains a p-type bulk material, the layer structure here being formed from a first metallization layer, the subsequent p-type bulk material, a diode and a second metallization layer adjoining it. The p-conducting bulk material as well as the entire component should have a thermoelectric quality factor of Z> 0.1 × 10 -3 / K. Furthermore, the component should have an electrical resistance dependent on the current direction in such a way that the ratio of the resistances (blocking direction / forward direction) is greater than 5 in the opposite current direction.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Diode im Aufbau gemäß Anspruch 1 aus einer p/n-Diode. Dieser Aufbau eignet sich bei auftretenden hohen Spannungen und vergleichsweise niedrigen Stromstärken. According to an advantageous embodiment of the invention, the diode consists in Structure according to claim 1 from a p / n diode. This structure is suitable for occurring high voltages and comparatively low currents.

Alternativ hierzu kann als Diode auch eine Schottky-Diode eingesetzt werden, wobei dieser Aufbau sich bei vergleichsweise niedrigen Spannungen und hohen Stromstärken besonders eignet. Alternatively, a Schottky diode can also be used as the diode, this structure is at comparatively low voltages and high Current strengths are particularly suitable.

Gemäß der unabhängigen Lösung nach Anspruch 4 enthält der Peltierschenkel mit der integrierten Diode ein n-leitendes Volumenmaterial, während die übrigen Eigenschaften den vorgenannten entsprechen. Auch hier kann wiederum je nach Höhe der Spannung und der Stromstärke eine p/n-Diode oder eine Schottky-Diode als Diode eingesetzt werden. According to the independent solution according to claim 4, the Peltier leg contains the integrated diode is an n-type bulk material, while the rest Properties correspond to the aforementioned. Again, depending on Voltage and current magnitude of a p / n diode or a Schottky diode can be used as a diode.

Gemäß besonderer Ausführungsformen der Erfindung kann das Volumenmaterial aus p-leitendem oder n-leitendem (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 bestehen, oder aber auch aus jedem anderen Material mit hohem thermoelektrischen Gütefaktor. According to special embodiments of the invention, the bulk material can consist of p-conducting or n-conducting (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 , or also of any other material with a high thermoelectric quality factor.

Bei der Lösung des integrierten Bauelementes, bei dem das p-leitende Volumenmaterial bzw. das n-leitende Volumenmaterial mit einer p/n-Diode kombiniert wird, wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eine Zwischenschicht, die auch als Puffer-Schicht bezeichnet werden kann, zwischen diesen beiden Schichten eingezogen, die vorteilhaft aus TaN besteht und eine Diffusion zwischen der p/n-Diode und dem Volumenmaterial wirksam verhindert. When solving the integrated component in which the p-type Volume material or the n-conductive volume material with a p / n diode is combined, according to a particularly advantageous embodiment Intermediate layer, which can also be called a buffer layer, between these two layers, which advantageously consists of TaN and one Diffusion between the p / n diode and the bulk material is effectively prevented.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Further details and advantages of the invention are shown in the figure illustrated embodiment explained in more detail.

In der einzigen Figur ist schematisch der Aufbau des Peltierelements mit integrierter Diode gezeigt. In the single figure, the structure of the Peltier element is shown schematically integrated diode shown.

Mit 10 ist die Schicht des Volumenmaterials bezeichnet, welches vom p-leitenden oder n-Typ sein kann und eine Dicke dp bzw. dn < 20 mm aufweist. Das Volumenmaterial soll einen hohen thermoelektrischen Gütefaktor von Z > 0,1 × 10-3/K aufweisen. Es besteht in der hier dargestellten Ausführungsvariante aus p- leitendem bzw. n-leitendem (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 oder aber auch aus jedem anderen Material mit hohem thermoelektrischen Gütefaktor. 10 denotes the layer of the bulk material, which can be of the p-type or n-type and has a thickness d p or d n <20 mm. The bulk material should have a high thermoelectric quality factor of Z> 0.1 × 10 -3 / K. In the embodiment variant shown here, it consists of p-conducting or n-conducting (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 or also of any other material with a high thermoelectric quality factor.

Unmittelbar neben dem Volumenmaterial sind die die Diode bildende Schichten angeordnet, die die Funktion einer p/n-Diode oder Schottky-Diode ergeben. Die Bedeckung der großflächigen Stirnseiten des Volumenmaterials wird als nahezu vollständig angenommen. Die die Diode bildenden Schichten haben mit dem Volumenmaterial eine innige, leitende Verbindung, können aber vom Volumenmaterial durch sehr dünne, wenige nm dicke Zwischenschichten getrennt sein. Solche Zwischenschichten können als Pufferschichten bezeichnet werden und können für die Verbesserungen der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes vorteilhaft sein. Auch die Metallisierungsschichten haben mit den an sie angrenzenden halbleitenden Schichten innigen Kontakt. Besteht nun das Volumenmaterial aus einem p-leitendem Volumenmaterial liegt an der Grenzfläche zu der p/n-Diode 12 die p-leitende Seite der p/n-Diode 12. Besteht das Volumenmaterial 10 aus einem n-Typ Volumenmaterial, liegt die n-Typ Schicht der p/n-Diode 12 benachbart zu dem Volumenmaterial 10. Die Dicke der Diode ist kleiner als 100 µm. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die p/n-Diode aus einer Abfolge von n- und p-leitendem (Bi, Sb)2 (Te, Se)3, kann aber auch aus anderen, geeigneten heteropolaren Halbleitern hergestellt werden. Immediately next to the bulk material, the layers forming the diode are arranged, which result in the function of a p / n diode or Schottky diode. The covering of the large end faces of the bulk material is assumed to be almost complete. The layers forming the diode have an intimate, conductive connection with the bulk material, but can be separated from the bulk material by very thin, a few nm thick intermediate layers. Such intermediate layers can be referred to as buffer layers and can be advantageous for improving the electrical properties of the component. The metallization layers also have intimate contact with the semiconducting layers adjoining them. Now is the volume of material composed of a p-type bulk material located at the interface to the p / n diode 12, the p-type side of the p / n diode 12th If the bulk material 10 consists of an n-type bulk material, the n-type layer of the p / n diode 12 lies adjacent to the bulk material 10 . The thickness of the diode is less than 100 µm. In the exemplary embodiment shown here, the p / n diode consists of a sequence of n- and p-conducting (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 , but can also be produced from other suitable heteropolar semiconductors.

In einer alternativen Ausführungsvariante kann die Diode 12 aus einer Schottky- Diode bestehen, die z. B. aus n-leitendem Si mit geeigneter Dotierung und einem Metall geeigneter Austrittsarbeit besteht. Statt n-leitendem Si können auch andere bekannte, n-leitende Halbleiter verwandt werden. Auch die Schichten, die die Schottky-Diode aufbauen, weisen eine Dicke kleiner als 100 µm auf. Das Volumenmaterial 10 und die Diode 12 sind sandwichartig von zwei Metallisierungsschichten 14 und 16 eingefaßt, wobei die erste Metallisierungsschicht 14 eine Dicke dm1 und die zweite Metallisierungsschicht 16 eine Dicke dm2 aufweist. Beide Schichten sind kleiner als 20 µm. Auch für die Variante mit Schottky-Diode können dünne Zwischenschichten für die Eigenschaften des Bauelements vorteilhaft sein. Bezüglich dieser Zwischenschichten gelten grundsätzlich die gleichen Überlegungen wie für die Variante mit p/n Diode. In an alternative embodiment, the diode 12 can consist of a Schottky diode, which, for. B. consists of n-type Si with suitable doping and a metal suitable work function. Other known n-type semiconductors can also be used instead of n-type Si. The layers that make up the Schottky diode also have a thickness of less than 100 μm. The volume of material 10 and the diode 12 are sandwiched by two metallization layers 14 and 16, wherein the first metallization layer 14 has a thickness d M1 and the second metallization layer 16 having a thickness d m2. Both layers are smaller than 20 µm. Thin intermediate layers can also be advantageous for the properties of the component for the variant with a Schottky diode. With regard to these intermediate layers, the same considerations apply as for the variant with p / n diode.

Der thermoelektrische Gütefaktor des gesamten Bauelementes beträgt Z > 0,1 × 10-3/K. Das Bauteil weist einen von der Stromrichtung abhängigen elektrischen Widerstand in der Art auf, daß das Verhältnis der Widerstände (Sperrichtung/Durchlassrichtung) bei entgegengesetzter Stromrichtung > 5 ist. The thermoelectric quality factor of the entire component is Z> 0.1 × 10 -3 / K. The component has an electrical resistance which is dependent on the current direction in such a way that the ratio of the resistances (blocking direction / forward direction) is> 5 with the opposite current direction.

Aufgrund dieses Schichtaufbaus und der Integration des gesamten Bauelementes ergibt sich eine Volumen- und Verlustreduktion des Peltierteils, beim Einsatz unter Wechselstrom. Der Einsatz derartiger Peltierelemente mit integrierten Dioden, die verkürzt auch als Peltier-Dioden bezeichnet werden können, ist insbesondere bei Wechselstromeinsatz mit hohen Stromdichten vorteilhaft. Because of this layer structure and the integration of the entire component there is a reduction in volume and loss of the Peltier part when used under AC. The use of such Peltier elements with integrated diodes that shortened can also be referred to as Peltier diodes, in particular at AC use with high current densities advantageous.

Claims (17)

1. Peltierschenkel mit integrierter Diode enthaltend ein p-leitendes Volumenmaterial mit hohem, thermoelektrischen Gütefaktor und eine Diode, wobei er folgenden Schichtaufbau aufweist: 1. Metallisierungsschicht der Dicke dm1 2. p-leitendes Volumenmaterial der Dicke dp 3. Diode der Dicke dd 4. Metallisierungsschicht der Dicke dm2, 1. Peltier leg with integrated diode containing a p-conducting bulk material with a high thermoelectric quality factor and a diode, it having the following layer structure: 1. Metallization layer of thickness d m1 2. p-conductive bulk material of thickness d p 3. Diode of thickness d d 4. metallization layer of thickness d m2 , wobei gilt:
0 < dm1 < 20 µm
0 < dm2 < 20 µm
0 < dp < 20 mm
0 < dd < 100 µm,
wobei sowohl das p-leitende Volumenmaterial wie auch das ganze Bauteil einen thermoelektrischen Gütefaktor von Z > 0,1 × 10-3/K hat und wobei das Bauteil einen von der Stromrichtung abhängigen elektrischen Widerstand in der Art aufweist, daß das Verhältnis der Widerstände (Sperrichtung/Durchlassrichtung) bei entgegengesetzter Stromrichtung > 5 ist. where:
0 <d m1 <20 µm
0 <d m2 <20 µm
0 <d p <20 mm
0 <d d <100 µm,
both the p-type bulk material and the entire component have a thermoelectric quality factor of Z> 0.1 × 10 -3 / K and the component has an electrical resistance that is dependent on the current direction in such a way that the ratio of the resistances ( Blocking direction / forward direction) with opposite current direction> 5. 2. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode eine p/n-Diode ist. 2. Peltier leg with integrated diode according to claim 1, characterized characterized in that the diode is a p / n diode. 3. Peltierschenkel mit integrierter Diode, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode eine Schottky-Diode ist. 3. Peltier leg with integrated diode, characterized in that the diode is a Schottky diode. 4. Peltierschenkel mit integrierter Diode enthaltend ein n-leitendes Volumenmaterial mit hohem, thermoelektrischen Gütefaktor und eine Diode, wobei er folgenden Schichtaufbau aufweist: 1. Metallisierungsschicht der Dicke dm1 2. n-leitendes Volumenmaterial der Dicke dn 3. Diode der Dicke dd 4. Metallisierungsschicht der Dicke dm2, 4. Peltier leg with integrated diode containing an n-conducting bulk material with a high thermoelectric quality factor and a diode, it having the following layer structure: 1. Metallization layer of thickness d m1 2. n-conductive bulk material of thickness d n 3. Diode of thickness d d 4. metallization layer of thickness d m2 , wobei gilt:
0 < dm1 < 20 µm
0 < dm2 < 20 µm
0 < dn < 20 mm
0 < dd < 100 µm,
wobei sowohl das n-leitende Volumenmaterial wie auch das ganze Bauteil einen thermoelektrischen Gütefaktor von Z > 0,1 × 10-3/K hat und
wobei das Bauteil einen von der Stromrichtung abhängigen elektrischen Widerstand in der Art aufweist, daß das Verhältnis der Widerstände (Sperrichtung/Durchlassrichtung) bei entgegengesetzter Stromrichtung > 5 ist. where:
0 <d m1 <20 µm
0 <d m2 <20 µm
0 <d n <20 mm
0 <d d <100 µm,
where both the n-type bulk material and the entire component have a thermoelectric quality factor of Z> 0.1 × 10 -3 / K and
wherein the component has an electrical resistance dependent on the current direction in such a way that the ratio of the resistances (blocking direction / forward direction) is> 5 in the opposite current direction. 5. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode eine p/n-Diode ist. 5. Peltier leg with integrated diode according to claim 4, characterized characterized in that the diode is a p / n diode. 6. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode eine Schottky-Diode. 6. Peltier leg with integrated diode according to claim 4, characterized characterized in that the diode is a Schottky diode. 7. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenmaterial aus p-leitendem bzw. n- leitendem (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 besteht. 7. Peltier leg with integrated diode according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bulk material consists of p-type or n-type (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 . 8. Peltierschenkel nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die p/n-Diode aus Si mit geeigneter Dotierungsabfolge besteht. 8. Peltier leg according to claim 2 or 5, characterized in that the p / n diode consists of Si with a suitable doping sequence. 9. Peltierschenkel nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die p/n-Diode aus einer Abfolge von n- und p-leitendem (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 besteht. 9. Peltier leg according to claim 2 or 5, characterized in that the p / n diode consists of a sequence of n- and p-type (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 . 10. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottky-Diode aus n-leitendem Si mit geeigneter Dotierung und einem Metall geeigneter Austrittsarbeit besteht. 10. Peltier leg with integrated diode according to claim 3 or 6, characterized characterized in that the Schottky diode made of n-type Si with suitable Doping and a metal suitable work function. 11. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottky-Diode aus n-leitendem (Bi, Sb)2 (Te, Se)3 und einem Metall geeigneter Austrittsarbeit besteht. 11. Peltier leg with integrated diode according to claim 3 or 6, characterized in that the Schottky diode consists of n-type (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 and a metal suitable work function. 12. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottky-Diode aus n-leitendem ZnO, ZnS oder ZnSe und einem Metall geeigneter Austrittsarbeit besteht. 12. Peltier leg with integrated diode according to claim 3 or 6, characterized characterized in that the Schottky diode made of n-type ZnO, ZnS or ZnSe and a metal suitable work function exists. 13. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach Anspruch 1-12 oder einen auf diese zurückbezogenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Volumenmaterial und den halbleitenden Dünnfilmen und zwischen den halbleitenden Dünnfilmen und den Metallisierungsschichten zusätzlich dünne Zwischenschichten aufgebracht sind, die dünner als die angegebenen Dünnfilme sind. 13. Peltier leg with integrated diode according to claim 1-12 or one these related claims, characterized in that between the bulk material and the semiconducting thin films and between the semiconducting thin films and the metallization layers additionally thin Intermediate layers are applied that are thinner than the specified Are thin films. 14. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitenden oder metallischen Dünnfilme mittels Hochvakuum-Beschichtung, beispielsweise Physical Vapor Deposition (PVD) oder Chemical Vapor Deposition (CVD), aufgebracht sind. 14. Peltier leg with integrated diode according to one of claims 1 to 13, characterized in that the semiconducting or metallic thin films by means of high vacuum coating, for example physical vapor deposition (PVD) or Chemical Vapor Deposition (CVD). 15. Peltierschenkel mit integrierter Diode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitenden Schichten durch Tauchbeschichtung und die Metallisierungsschichten durch Physical Vapor Deposition (PVD) oder Chemical Vapor Deposition (CVD) hergestellt sind. 15. Peltier leg with integrated diode according to one of claims 1 to 13, characterized in that the semiconducting layers by Dip coating and the metallization layers through physical vapor Deposition (PVD) or Chemical Vapor Deposition (CVD) are made.
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