DE1489283C - Kontaktstuck zur Kontaktierung von Thermoelementschenkeln - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktstück dicht unter dem Schmelzpunkt des Materials für die

zur Kontaktierung von Thermoelementschenkeln aus Kontaktstücke liegt, so bilden sich an der Oberfläche

einer Germanium-Silizium-Legierung in Thermo- des Körpers Oxyde, und zwar Siliziumoxyde, in denen

generatoren. ·:..-.■· Titanoxyde gelöst sind.

Das kontaktstück derartiger Kontakte kann als 5 Ein Kontakt mit dem erfindungsgemäßen Kontakt-Anschlußstück für eine elektrische Leitung oder bei stück erfüllt nicht nur die obenerwähnten Forderun-Thermoelementen als Teil einer Kontaktbrücke gen, er besitzt darüber hinaus Wesentliche vorteilhafte dienen. Es muß etwa den gleichen Ausdehnungs- Eigenschaften. Da das Kontaktstück eine Komponente koeffizienten wie das Halbleitermaterial haben, damit des Halbleitermaterials enthält, ist der Halbleiterbeieiner .Temperaturänderung des Kontaktes keine io körper unmittelbar oder nach Entfernung der Oxydzu großen mechanischen Spannungen entstehen. schicht an den Kontaktstellen auflegier- bzw. auf-Ferner muß ■ das Kontaktstück gegenüber einer schmelzbar, so'daß zum Verbinden kein zusätzliches aggressiven Atmosphäre beständig sein. Lot verwendet werden muß, das die elektrischen Aus dem »Journal of Applied Physics«, Bd. 35, Eigenschaften des Halbleiters im ungünstigen Sinne 1964_rNr. 1, S. 247 und 248, ist es bekannt, daß Kon- 15 beeinflussen kann. Das mit der Oxydschicht übertaktstücke für Thermoelementschenkel aus Molybdän zogene Kontaktstück besitz eine sehr große Tempebestehen können. Die Temperaturbeständigkeit von ratur- und Temperaturwechselbeständigkeit, eine Molybdän ist jedoch verhältnismäßig gering. Es ver- große Härte und eine große Bruchfestigkeit. DerKonzundert bereits bei Temperaturen zwischen 700 und takt ist deshalb in besonderer Weise für Thermo-800° C. Derartige Kontaktstücke sind somit für Ther- ao generatoren geeignet. Versuche haben ergeben, daß mogeneratoren, deren Heißseite auf einer Temperatur die Kontaktstelle ohne weiteres bis über 1000⁰C oberhalb 1000° C gehalten werden soll, nicht ver- betrieben werden kann, so daß bei Thermowendbar. generatoren ein besserer Wirkungsgrad als bei Aus der deutschen Auslegeschrift 1 200 905 ist den bisher bekannten Kontaktstückmaterialien mögferner bekannt, daß zur Kontaktierung am heißen 25 lieh ist.

Ende der Thermoelementschenkel auch Wolfram ver- Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-

wendet werden kann. Wolfram neigt jedoch dazu, mit beispieles näher erläutert.

den Dotierungsstoffen der Thermoelementschenkel, In der Figur ist ein Thermogenerator 1 dargestellt insbesondere mit Bor, Legierungen zu bilden. Durch mit einem Wärmeaustauscher 2 für ein gasförmiges solche Legierungen kann die mechanische Belastbar- 30 Medium an der heißen Kontaktstelle und einem keit der Kontaktzonen erheblich vermindert werden. Wärmeaustauscher 3 für ein flüssiges Medium an der Außerdem wird der elektrische Widerstand der kalten Kontaktstellen. Der Thermogenerator enthält Kontaktzonen vergrößert und damit der Wirkungs- zwei Thermoelementschenkel 4 und 5 aus Germaniumgrad der Thermogeneratoren entsprechend ver- Silizium-Halbleitermaterial, von denen der eine durch kleinert. . 35 eine Dotierung mit z.B. Bor, Gallium oder Indium Nach der französischen Patentschrift 1389727 p-leitend, der andere durch eine Dotierung mit z.B. kann neben Wolf ram. auch Tantal sowie Rhenium Phosphor, Arsen oder Antimon η-leitend gemacht und Niobium zur Kontaktierung von Thermoelement- ist. Die Kontaktstücke 6, 7 und 8 des Thermogeneschenkeln verwendet werden. Diese Materialien rators, von denen das letztere als Brücke ausgebildet haben aber im wesentlichen die gleichen Eigen- 4° ist, bestehen aus Titandisilizid. Sie besitzen mit Ausschaften wie Wolfram. nähme der Kontaktstellen einen Überzug 9, 10 bzw. Thermogeneratoren mit Thermoelementschenkeln 11 aus Mischoxyden. Zwischen den Halbleiterkörpern aus Germanium-Silizium-Legierungen mit hohem und den Kontaktstücken sind den Halbleitermaterial-Wirkungsgrad sind deshalb mit den bekannten Kon- fluß in das Kontaktstück hinein behindernde Schichtaktstücken nicht herstellbar, weil diese Kontakt- 45 ten 12,13, 14 bzw. 15 aus Wolfram vorgesehen. Die stücke nur eine geringe Oxydationsbeständigkeit auf- Kontaktstücke 6 und .7. besitzen elektrische Zuleiweisen und die Bruchfestigkeit der Kontaktzone her- tungen 16 und 17.

abgesetzt und deren elektrischer Widerstand erhöht Durch den elektrisch isolierenden Überzug aus

wird. . Mischoxyden kann bei einer Thermobatterie die elek-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 50 trische Schaltung unabhängig vom Wärmestromweg

Kontaktstück der genannten Art anzugeben, das alle gemacht werden. So können beispielsweise die Ther-

eingangs genannten Forderungen erfüllt. moschenkel elektrisch in Reihe und thermisch par-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- allel angeordnet werden.

löst, daß das Kontaktstück aus Titandisilizid oder Der Kontakt wird auf die folgende Weise hergeeiner siliziumreicheren Variante dieses Materials be- 55 stellt. Die entsprechend vorgeformten Kontaktstücke

steht. - aus Titandisilizid oder siliziumreicheren Varianten

Vorzugsweise besitzt das Kontaktstück mit Aus- dieser Materialien werden auf eine Temperatur er-

nahme der Kontaktstellen einen Überzug aus einer hitzt, die möglichst dicht unterhalb der Schmelztem-

Mischung von Siliziumoxyden und Titanoxyden. peratur des Titandisilizid liegt. Hierbei bilden sich an Ein derartiges Kontaktstück ist elektrisch isoliert 60 der Oberfläche des Körper Oxyde (Siliziumoxyde

und kann beispielsweise zu Kühlzwecken an einen und Titanoxyde), die zu einer Glasur verschmelzen,

metallischen Wärmeaustauschkörper angepaßt wer- Nach dem Abkühlen werden die zu kontaktierenden

den. Flächen mechanisch von der Glasur befreit. Auf die

Ein Überzug aus diesen Mischoxyden ist bei dem bearbeiteten Stellen werden die Halbleiterschenkel genannten Kontaktstückmaterial in bekannter Weise 63 aufgeschmolzen. Die Zwischenschichten 12 bis 15 er-

durch Erhitzen zu erreichen. Wird beispielsweise hält man, wenn man vor dem Aufschmelzen der

Titandisilizid in einer sauerstofihaltigen Atmosphäre, Halbleiterschenkel eine Folie oder ein Netz aus

z. B. Luft, auf eine Temperatur erhitzt, die möglichst Molybdän bzw. Wolfram einlegt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kontaktstück zur Kontaktierung von Thermoelementschenkeln aus einer Germanium-Silizium-Legierung in Thermogeneratoren, d a durch gekennzeichnet, daß es aus Titandisilizid oder einer siliziumreicheren Variante dieses Materials besteht.

2. Kontaktstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Ausnahme der Kontaktstellen einen Überzug (9, 10, 11) aus einer Mischung von Siliziumoxyden und Titanoxyden besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen