DE1037481B - Thermoelement, insbesondere fuer thermoelektrische Kuehlung, und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Thermoelement, insbesondere fuer thermoelektrische Kuehlung, und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
- Publication number
- DE1037481B DE1037481B DES54832A DES0054832A DE1037481B DE 1037481 B DE1037481 B DE 1037481B DE S54832 A DES54832 A DE S54832A DE S0054832 A DES0054832 A DE S0054832A DE 1037481 B DE1037481 B DE 1037481B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thermocouple
- quartz tube
- leg
- thermocouple according
- melted
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
-
- 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
- H10N10/853—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising arsenic, antimony or bismuth
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
DEUTSCHES
Gegenstand der Erfindung ist ein Thermoelement, insbesondere für thermoelektrische Kühlung, mit
mindestens einem Schenkel aus der halbleitenden Verbindung CdSb, bei der ein Teil des Cd durch Zn ersetzt
ist. Es handelt sich also um ein ternäres System der Form
[(1-M) Cd+ M-ZnI Sb.
Bevorzugt wird ein Zn-Anteil von 0,5 bis 15 Atomprozent.
Thermoelemente, bei denen als mindestens eine Komponente die halbleitende Verbindung Cd Sb verwendet
ist, sind bereits vorgeschlagen worden. Das ternäre System gemäß der Erfindung weist zwar gegenüber
der Verbindung CdSb eine verminderte differentielle Thermokraft auf; dieser Nachteil wird aber durch eine
ungleich stärkere Verminderung der Wiedemann-Franz-Lorenzschen Zahl überkompensiert. Dies wird
an Hand der Zeichnung, in der außerdem schematisch der Aufbau des Tharmoelementes und eine Ausführung
des Schmelzgefäßes für die Herstellung des Systems gemäß der Erfindung dargestellt ist, ■ noch
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch den Aufbau des Thermoelementes gemäß der Erfindung,
Fig. 2 die Abhängigkeit der differentiellen Thermokraft im erfmdungsgemäßen System Cd/Sb/Zn in Abhängigkeit
vom Zn-Gehalt,
Fig. 3 die Wiedemann-Franz-Lorenzsche Zahl im erfindungsgemäßen System Cd/Zn/Sb in Abhängigkeit
vom Zn-Gehalt,
Fig. 4 die effektive Thermokraft des erfindungsgemäßen Systems Cd/Zn/Sb gegen Kupfer in Abhängigkeit
vom Zn-Gehalt,
Fig. 5 die effektive Thermokraft des erfindungsgemäßen Systems Cd/Zn/Sb gegen η-leitendes Bi0Te3
in Abhängigkeit vom Zn-Gehalt,
Fig. 6 eine Ouarzrohrvorrichtung für die Erschmelzung des ternären Systems gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 sind die beiden thermoelektrisehen Komponenten
mit 1 und 2 bezeichnet. An der kalten Lötstelle ist zur Verbesserung der Wärmeübertragung die
Kupferfahne 3 eingelötet. Die warme Lötstelle des Elementes wird durch die beiden Kupfer-Anschlußstücke
4 und 5 gebildet. Als Beispiel für eine thermoelektrische Kombination ist neben dem ternären
System gemäß der Erfindung als eine Komponente η-leitendes Bi2Te3 als andere Komponente angegeben.
Für die Wärmeleitungsfahne an der kalten Lötstelle und für die Ansahlußstücke der warmen Lötstelle
kann an Stelle von Kupfer auch ein anderes elektrisch und thermisch gut leitendes Metall verwendet werden.
Im Diagramm der Fig. 2 ist auf der Abszisse der
Thermoelement, insbesondere für
thermoelektrische Kühlung,
und Verfahren zu seiner Herstellung
und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Dr. Eduard Justi, Braunschweig,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
<U- U. v.'2>. 6".
Zn-Anteil in Atomprozent im System
[(M-I) Cd + M-Zn] Sb
[(M-I) Cd + M-Zn] Sb
und auf der Ordinate die differentielle Thermokraft in μν/° C aufgetragen. Im Diagramm der Fig. 3 ist
auf der Abszisse wiederum der Zn-Anteil in Atomprozent und auf der Ordinate die Wiedemann-Franz-Lorenzsche
Zahl für das gleiche System in 108-V2/°C2
aufgetragen. Aus dem Diagramm der Fig. 2 entnimmt man, daß ζ. B. die differentielle Thermokraft von
390 μν/° C bei reinem Cd Sb auf 300 μν/° C sinkt,
wenn 0,5 Atomprozent des Cd durch Zn ersetzt sind.
Bei 10 Atomprozent Zn beträgt die differentielle Thermokraft nur noch 103 μν/° C. Ein Vergleich mit
dem Diagramm der Fig. 3 zeigt jedoch, daß die Wiedemann-Franz-Lorenzsche Zahl erheblich schneller
absinkt als die differentielle Thermokraft. Bei einer Zn-Konzentration von 10% ergibt sich z.B. für die
Wiedemann-Franz-Lorenzsche Zahl ein Wert, der nur noch 50% über dem Idealwert liegt (2,5· 10-8V2/0 C2).
Die sich aus den Diagrammen der Fig. 2 und 3 für
die effektive Thermokraft ergebenden Vorteile des ternären Systems gemäß der Erfindung erkennt man
aus dem Diagramm der Fig. 4. In diesem ist auf der Abszisse der Zn-Anteil des ternären Systems Cd/Zn/Sb
in Atomprozent und auf der Ordinate die effektive Thermokraft in μν/° C gegen Kupfer aufgetragen.
Das Maximum der effektiven Thermokraft liegt bei einem Zn-Anteil von etwa 8%. Wird als zweite Komponente
an Stelle von Kupfer η-leitendes Bi2Te3 verwendet,
so erreicht man, wie aus Fig. 5 hervorgeht (Koordinaten wie bei Fig. 4), eine noch wesentlich
St>9 599/107
Claims (14)
1. Thermoelement, insbesondere für die thermoelektrische Kälteerzeugung, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der Schenkel aus der halbleitenden Verbindung CdSb besteht, bei der
ein Teil (w) des Cd durch Zn ersetzt ist, also aus einem System folgender Form besteht:
[(I -m) Cd + M-Zn] Sb mit 0<n<l.
2. Thermoelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zn-Anteil auf 0,5 bis 15
Atomprozent bemessen ist.
3. Thermoelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit
des Systems
[(1-m) Cd + w-Zn] Sb
durch Dotierung mit Übergangsmetallen, z. B. mit Nickel, erhöht ist.
4. Thermoelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel
aus dem System
besteht, dessen p-Typus durch Dotierung in den η-Typus übergeführt ist.
5. Thermoelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schenkel aus dem
p-leitenden System
[(l-K)Cd+n-Zn]Sb
besteht.
6. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
kalte Lötstelle mit einem Lot gelötet ist, das mindestens 10 Gewichtsprozent Indium enthält.
7. Thermoelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Lot das Eutektikum 51 In/
49 Sn verwendet ist.
8. Thermoelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß — zur Verbesserung
der Wärmeübertragung — in an sich bekannter Weise in die kalte Lötstelle eine Fahne aus gut
wärmeleitendem Metall, insbesondere aus Kupfer, eingelötet ist.
9. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
verwendete System
[(I-w)Cd+«-Zn] Sb
grobkristallin, vorzugsweise einkristallin ist.
10. Verfahren zur Herstellung des Systems
[(I-w)Cd+ W-Zn] Sb
für ein Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
von einer Vorlegierung aus Cd und Zn im gewünschten Konzentrationsverhältnis (1—w):h
ausgegangen und diese Komponente im Atomp.rozentverhältnis 50 : 50 mit Sb vermischt, granuliert
und in einem evakuierten Quarzrohr eingeschmolzen wird und daß dann das Gemisch bei einer
Temperatur von etwa 700° C während etwa 10 Stunden geschmolzen und das Quarzrohr während
dieser Zeit fortgesetzt gedreht und geschüttelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzverfahren in einem
doppelwandigen, doppelt evakuierten Quarzrohr durchgeführt wird (Fig. 6).
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgut nach
der Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 mm/Minute durch einen Temperaturgradienten
von etwa 200° C/cm gezogen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gezogene Substanz während
etwa 24 Stunden bei etwa 200° C im Hochvakuum getempert wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines Thermoelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das nach einem der Ansprüche 10 bis 13 hergestellte System
[(l-»)Cd+n-Zn] Sb
pulverisiert und gesintert wird.
pulverisiert und gesintert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 80» 599/107 8.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES54832A DE1037481B (de) | 1957-08-22 | 1957-08-22 | Thermoelement, insbesondere fuer thermoelektrische Kuehlung, und Verfahren zu seiner Herstellung |
CH6250458A CH363063A (de) | 1957-08-22 | 1958-08-01 | Thermoelement, insbesondere für thermoelektrische Kühlung, und Verfahren zu seiner Herstellung |
FR1201745D FR1201745A (fr) | 1957-08-22 | 1958-08-18 | Couple thermo-électrique destiné en particulier à la réfrigération thermo-électrique, et son procédé de fabrication |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES54832A DE1037481B (de) | 1957-08-22 | 1957-08-22 | Thermoelement, insbesondere fuer thermoelektrische Kuehlung, und Verfahren zu seiner Herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1037481B true DE1037481B (de) | 1958-08-28 |
Family
ID=7490053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES54832A Pending DE1037481B (de) | 1957-08-22 | 1957-08-22 | Thermoelement, insbesondere fuer thermoelektrische Kuehlung, und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH363063A (de) |
DE (1) | DE1037481B (de) |
FR (1) | FR1201745A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1167042B (de) * | 1959-03-21 | 1964-04-02 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen des ternaeren Systems Zn Cd SB fuer thermoelektrische Kuehlelemente |
DE1204837B (de) * | 1961-08-21 | 1965-11-11 | Merck & Co Inc | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Staeben aus thermoelektrischen Werkstoffen |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3021378A (en) * | 1959-03-21 | 1962-02-13 | Siemens Ag | Method for producing theremoelectric components on zinc-antimony basis |
-
1957
- 1957-08-22 DE DES54832A patent/DE1037481B/de active Pending
-
1958
- 1958-08-01 CH CH6250458A patent/CH363063A/de unknown
- 1958-08-18 FR FR1201745D patent/FR1201745A/fr not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1167042B (de) * | 1959-03-21 | 1964-04-02 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen des ternaeren Systems Zn Cd SB fuer thermoelektrische Kuehlelemente |
DE1204837B (de) * | 1961-08-21 | 1965-11-11 | Merck & Co Inc | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Staeben aus thermoelektrischen Werkstoffen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH363063A (de) | 1962-07-15 |
FR1201745A (fr) | 1960-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1295043B (de) | Thermoelement zum Umwandeln von Waermeenergie in elektrische Energie mit einem wenigstens ueber einen Teil seiner Laenge aus einer Germanium-Silicium-Legierung bestehenden Schenkel | |
US3238134A (en) | Method for producing single-phase mixed crystals | |
DE2251938C2 (de) | Legierung aus einer festen Lösung zur thermoelektrischen Energieumwandlung | |
DE727015C (de) | Sperrschichtgleichrichter | |
DE1037481B (de) | Thermoelement, insbesondere fuer thermoelektrische Kuehlung, und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE1064537B (de) | Thermoelement, insbesondere fuer die elektrothermische Kaelteerzeugung, und Verfahren zu seiner Herstellung | |
US2379232A (en) | Metallic compositions containing bismuth | |
DE872210C (de) | Anordnung zur Waermefoerderung mittels Thermoelementen, insbesondere zur elektrothermischen Kaelteerzeugung | |
DE2303050A1 (de) | Zusammengesetztes elektrisches kontaktmaterial | |
DE2054542A1 (en) | Tin-rich brazing alloy - for joining thermocouple members | |
DE1162436B (de) | Thermoelektrische Anordnung | |
DE2165169C3 (de) | Legierung, Herstellung derselben und Verwendung derselben für Vorrichtungen zur unmittelbaren thermoelektrischen Energieumwandlung | |
AT219305B (de) | Gesinterter Thermoelementschenkel | |
DE1277967C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer thermoelektrischen Halbleiteranordnung | |
DE1131763B (de) | Material fuer Schenkel von Thermoelementen bzw. Peltierelementen | |
AT216079B (de) | ||
AT213963B (de) | Verfahren zur Herstellung von Elektrodenmaterial für halbleitende Vorrichtungen | |
DE1508345A1 (de) | Lot zum Kontaktieren eines Koerpers aus einer Germanium-Silizium-Legierung und Verfahren zu seiner Herstellung | |
US3062691A (en) | Method of producing electrode material for semi-conducting devices | |
DE3830694A1 (de) | Hochschmelzendes lot | |
AT228273B (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung | |
DE1199103B (de) | Verwendung einer Wismut-Tellur-Legierung als Lot und Verfahren zum Herstellen einer Loetverbindung | |
US3148052A (en) | Boron doping alloys | |
AT230652B (de) | Halbleiteranordnung, insbesondere thermoelektrische Halbleiteranordnung | |
DE1223564B (de) | Thermoelektrische Legierung auf Tellurbasis und Verfahren zur Herstellung der Legierung |