DE1758044C3 - Use of transition metal silicon alloys as contact pieces for thermoelectric arrangements and processes for the production of blanks for such contact pieces - Google Patents

Use of transition metal silicon alloys as contact pieces for thermoelectric arrangements and processes for the production of blanks for such contact pieces

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DE1758044C3
DE1758044C3 DE1758044A DE1758044A DE1758044C3 DE 1758044 C3 DE1758044 C3 DE 1758044C3 DE 1758044 A DE1758044 A DE 1758044A DE 1758044 A DE1758044 A DE 1758044A DE 1758044 C3 DE1758044 C3 DE 1758044C3
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Gerhard Oesterhelt
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Description

Das Hauptpatent 1 558 644 bezieht sich auf die Vj-wendung einer Legierung der allgemeinen Zuwobci Me1 und Me" eines der Metalle der Gruppen IVa, Va, Via, Vila und VIII des periodischen Systems, mii Ausnahme des Tcchnetiums, y -■ 0,5 bis 0.9 und .v 0,05 bis 0,35 ist, als elektrisch neutrale Kontaktstüeke für thermoelektrische Anordnungen aus HaIbieiterlegierungen zwischen Mangan und Silizium,The main patent 1 558 644 relates to the use of an alloy of the general additions Me 1 and Me "one of the metals of groups IVa, Va, Via, Vila and VIII of the periodic table, with the exception of the tccdium, y - ■ 0, 5 to 0.9 and .v is 0.05 to 0.35, as electrically neutral contact pieces for thermoelectric arrangements made of semiconductor alloys between manganese and silicon,

ίο F.isen und Silizium oder Germanium Lind Silizium. Kontaktstüeke, die beim Aufbau von thermo-Ciektrischen Anordnungen als Teil einer Kontaktbrücke für die Thermoelementschenkel dienen, müssen möglichst den gleichen AusdehnLingskoeffizienten wie das Halbleitermaterial haben, damit bei einer TemperalLiränderung des Kontaktes keine zu großen mechanischen Spannungen entstehen. Das Konlaktstück muß eine hohe Bnichfesiigkeit und eine hohe Temperatur- und Temperalurwechselbeständigkeit besitzen. Gegenüber einer aggressiven Atmosphäre muß das Kontaktstück korrosionsbeständig sein. Weiterhin darf durch die Kontaktierung des Halbleiterkörpers mit dem Kontakstück keine Umdotienine oder sogar die Ausbildung einer p-n-Sperrschicht erfolgen. Soll das Kontaktstück als Kontaktbrücke in einem Thermogencrator verwendet werden, so muß es eine große elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzen, da der Wirkungsgrad eine Thermogencrators unter anderem von diesen Größen abhängt.ίο iron and silicon or germanium and silicon. Contact pieces that are used in the construction of thermo-ciektrischen Arrangements must serve as part of a contact bridge for the thermocouple legs if possible the same expansion coefficient as have the semiconductor material, so with a temperature change the contact does not cause excessive mechanical stresses. The Konlaktstück must have a high level of non-resistance and a high Have temperature and temperature change resistance. Must be in an aggressive atmosphere the contact piece must be corrosion-resistant. Furthermore, by contacting the semiconductor body with the contact piece no umdotienine or even the formation of a p-n barrier layer take place. Should the contact piece as a contact bridge in one Thermogencrator are used, it must have a high electrical and thermal conductivity, because the efficiency of a thermogenerator depends, among other things, on these parameters.

Kontaktstüeke aus einer Legierung mit der genannten allgemeinen Zusammensetzung erfüllen -ille genannten Korderungen. Insbesondere besitzen sie wegen ihrer metallischen Komponente eine große Härte und Bruchfestigkeit. Die Kontaktstüeke sind in besonderer Weise für Thermogeneratoren geeir.net. Versuche haben ergeben, daß Thermoelementschenkel, die mit dem genannten Kontaktstück kontakliert sind, ohne weiteres bis über 1000 C betrieben werden können. Da der Wirkmigsgrad eines Thermogenerators auch von der Temperatur der Wärmequelle abhängt, ist mit dem Kontaktstück ein großer Wirkungsgrad erreichbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mischungsverhältnisse für die Kontaktstüeke anzugeben, die unter Beibehaltung der beschriebenen Vorteile eine höhere elektrische Leitfähigkeit besitzen, wodurch der Wirkungsgrad eines Thermogenerators optimiert wird.Fulfill contact pieces made of an alloy with the general composition mentioned -ille mentioned Calls. In particular, because of their metallic component, they have great hardness and Breaking strength. The contact pieces are geeir.net in a special way for thermal generators. Have attempts show that thermocouple legs that are contacted with said contact piece without further can be operated up to over 1000 C. Because the efficiency of a thermogenerator too depends on the temperature of the heat source, a high degree of efficiency can be achieved with the contact piece. The invention is based on the object of specifying mixing ratios for the contact pieces, which have a higher electrical conductivity while maintaining the advantages described, whereby the efficiency of a thermal generator is optimized.

Erlindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für einen Gcrmanium-Siliziuin-Halbleiterkörper das Metall Me1 eines der Metalle Wolfram oder Molybdän und y 0,65 bis 0.75 ist.According to the invention, this object is achieved in that for a Gcrmanium-silicon semiconductor body the metal Me 1 is one of the metals tungsten or molybdenum and y is 0.65 to 0.75.

Beim Herstellen der Rohlinge dieser Kontaktstüeke wird vorzugsweise zuerst eine binäre Legierung aus den beiden Metallen im entsprechenden Mischungsverhältnis erschmolzen, und anschließend wird diese Legierung mit Silizium im gewünschten Mischungsverhältnis zusammengeschmolzen. Der Vorteil liegt dabei im getrennten, vorhergehenden Erschmelzen der binären Legierung. Wenigstens gegenüber der Legierungskomponentc mit dem höchsten Schmelzpunkt ist der Schmelzpunkt der binären Legierung selbst gesenkt und dem Schmelzpunkt des Siliziums angenähert. Damit wird beim Zusammenschmelzen der tertiären Legierung ein Verdampfen des Siliziums weitgehend verhindert, und es lassen sich ternäre Legierungen definierter Zusammensetzung gewinnen, die an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterkörpers, der beispielsweise aus einer GeSi-When producing the blanks of these contact pieces, a binary alloy is preferably first made melted the two metals in the appropriate mixing ratio, and then this is Alloy with silicon melted together in the desired mixing ratio. The advantage lies in the separate, preceding melting of the binary alloy. At least towards the Alloy component with the highest melting point is the melting point of the binary alloy lowered itself and approached the melting point of silicon. This is when melting together The tertiary alloy largely prevents evaporation of the silicon, and it can be ternary Gain alloys with a defined composition, which are based on the thermal expansion coefficient of the Semiconductor body, which for example consists of a GeSi-

Legierung besteht, genau angepa
Verfahren können weitgehend ho
Alloy exists, precisely matched
Procedures can largely ho

g gpaßt sind. Mit diesemg are fitted. With this

weitgehend homogene, spannungsa rille und rißfreie Rohlinge hergestellt werden.largely homogeneous, tension-free grooves and crack-free blanks are produced.

In der Tabelle 1 sind unter (1) his (U) Zusammensetzungen für Kontkstücke aufgeführt, die dem angegebenen Bereich entsprechen.In Table 1, under (1) his (U) are compositions listed for contact pieces that correspond to the specified Area correspond.

Tabelletable

Schmcl/-
punk'
C
Schmcl / -
punk'
C.
Linearer
Aus
dehnungs
koeffizient \
[10 ""C ']
Linear
Out
elongation
coefficient \
[10 "" C ']
Wärmeleit
fähigkeit s-
[caf- 5 '
cm "1C ']
Thermal conductivity
ability s-
[caf- 5 '
cm " 1 C ']
[/leklrische
leitfähigkeit
bc/oücn auf
GtV1Sl..:
[/ leklrische
conductivity
bc / oücn on
GtV 1 Sl ..:
OxAiialion·.-
hei HMHI Γ
OxAiialion · .-
is called HMHI Γ
Gc,:,s,,7 Gc , : , s ,, 7 - 1330 - 1330 0.510.51 0.010.01 - lO(M)- lO (M) gutWell [12- cm '][12- cm '] WO" „WHERE" " Π <Mo11-7Ke01A^Si1, „Π <Mo 11-7 Ke 01 A ^ Si 1 , " 16401640 0.520.52 0.220.22 250250 mittelmedium 2t (Mo11,^,Co11,,,),,,lsSin,v,2t (Mo 11 , ^, Co 11 ,,,) ,,, ls Si n , v , 1 6201,620 0.520.52 0.220.22 500500 gutWell 1 (Mo0-,i7Co0i,.,)0il2Si0i,. 1 (Mo 0- , i7 Co 0i ,.,) 0il2 Si 0i,. 15001500 0.510.51 0.210.21 350350 sehr gutvery good α) (Mo1)i7:>Nin-.,5)l)i2Si0-, α ) (Mo 1) i7:> Ni n- ., 5 ) l) i2 Si 0- , 16101610 0,520.52 0,220.22 450450 gutWell 51 (Mo07Ni03I0-17Si0 M 51 (Mo 07 Ni 03 I 0-17 Si 0 M 1 6(K)1 6 (K) 0.520.52 0.210.21 350350 gutWell ή) (Mo0-75Pd0-2A-^Si0' 7.ή) (Mo 0-75 Pd 0-2 A - ^ Si 0 ' 7 . 1 6601 660 0.520.52 0,220.22 W)W) gutWell 7) (Mo0-117Pd0^V1KSin,,,7) (Mo 0-117 Pd 0 ^ V 1 KSi n ,,, i 550i 550 0,510.51 0,210.21 250250 sehr gutvery good *> (Wo.,i;Fe0,,A.,Sio.K *> (W o ., I; Fe 0 ,, A., Si o . K 16801680 0,510.51 O,-23O, -23 2;;)2 ;; ) mittelmedium ''I (W0-7.,Co0,2;,)0-.,Si0,,'' I (W 0-7 ., Co 0 , 2 ;,) 0- ., Si 0 ,, 17701770 0.510.51 0,230.23 600600 mittelmedium 10) (W0 67Co0 .,.,)„ ,,Si,, ,B 10) (W 0 67 Co 0 .,.,) ",, Si ,,, B 16201620 0,510.51 0,220.22 350350 gutWell 'in (wo;75Nio;2Ai;,sio;77 'in (w o ; 75 Ni o ; 2 A i ;, si o ; 77 17501750 0,510.51 0,240.24 550550 mittelmedium ' 1 2) (W0 fi7Ni0 T,)o li;Sin ,,'1 2) (W 0 fi7 Ni 0 T ,) o li; Si n ,, 1 6751 675 0,510.51 0,220.22 400400 gutWell i3) (wo;,5Pd;-25)o;25sio;75 i3) (w o ;, 5 Pd; -25 ) o ; 25 si o ; 75 17001700 0,510.51 0.240.24 4(X)4 (X) gutWell M) <W0-B7Pd0i:,Ai2Si0-s M) <W 0-B7 Pd 0i:, A i2 Si 0-s 1 7001,700 0,510.51 0,230.23 300300 gutWell

Zur Demonstration der Vorteile der erfindungsgemäßen Kontaktstück-Malerialicn ist in der Tabelle 1 der Schmelzpunkt, der lineare Ausdehnungskoeffizient \, die Wärmeleitfähigkeit κ und eine Aussage über c.e elektrische Leitfähigkeit und die Oxydationsbeständigkeit enthalten. Zum Vergleich sind die gleichen Werte in der ersten Spalte der Tabelle für eine GeSi-Legierung angegeben. Die angegebenen Werte können um ungefähr 5% schwanken. Beim Ausdehnungskoeffizienten liegen die Schwankungen jedoch unter 1 "/„. Für die Legierung Cie0-:tSin 7 wurde als elektrische Leitfähigkeit ein Mittelwert angeueben. der von der Dotierung abhängt. Die für die Kontaktslückmatcrialien angegebenen elektrischen Leitfähigkeiten sind auf die Leitfähigkeit der Cic0 ,Si0 7-Legierung bezogen. Ls ^t der Tabelle zu entnehmen, daß die elektrischen Leitfähigkeiten beispielsweise der Materialien (2), (4), (9) und (II) den durchschnittlicheil Leitfähigkeitswert der in der Hauptanmeldung genannten Mischungsverhältnisse für Kontaktstückmatcrialien weit übersteigen. Die Vergrößerung der elektrischen Leitfähigkeit wurde durch eine Lrhöhung des Schwermetallanteils (Mo und W) erreicht. Aus der Tabelle ist weiterhin ersichtlich, daß durch diese Vergrößerung der elektrischen Leitfähigkeit die übrigen Werte nicht verschlechtert wurden. Die Oxydationsbeständigkeit ist zum Teil sogar erheblich verbessert. To demonstrate the advantages of the contact piece painting according to the invention, Table 1 contains the melting point, the coefficient of linear expansion, the thermal conductivity κ and a statement about electrical conductivity and resistance to oxidation. For comparison, the same values are given in the first column of the table for a GeSi alloy. The stated values can fluctuate by approximately 5%. In the case of the coefficient of expansion, however, the fluctuations are below 1 "/". For the alloy Cie 0-: t Si n 7 , an average value was given as the electrical conductivity, which depends on the doping. The electrical conductivities given for the contact gap materials are based on the conductivity of the Cic 0, Si based 0 7 alloy. Ls ^ t of the table can be seen that the electrical conductivities, for example, the materials (2), (4), (9) and (II) the durchschnittlicheil conductivity value of said in the parent application mixture ratios for Kontaktstückmatcrialien The increase in electrical conductivity was achieved by increasing the proportion of heavy metals (Mo and W.) The table also shows that this increase in electrical conductivity did not impair the other values. The oxidation resistance is in some cases considerably improved .

Vorteilhaft ist es, zur Herstellung eines erfindimgsgemäßen Kontaktstückes die binäre Legierung und das Silizium in ein senkrecht gestelltes, unten geschlossenes Schmelzrohr einzubringen und mittels eines H F-Feldes induktiv zu erschmelzen, das Schmelzrohr wenigstens beim Erstarren der Schmelze in Rotation um die Rohrat'ise zu versetzen und eine Drehzahl zu wählen, bei der eine Senke in der Oberfläche der Schmelze entsteht, deren Tiefe höchstens angenähert dem Radius des Schmelzrohres cntsoricht. Das Schmelzrohr kann beim Erstarren der Schmelze in Richtung der Rohrachse aus dem HK-FcId abgesenkt werden.It is advantageous for the production of an according to the invention Contact piece the binary alloy and the silicon in a vertically placed, closed at the bottom Bringing in the melting tube and inductively melting it by means of an H F field, the melting tube at least when the melt solidifies in rotation to set the tube ratio and a speed should be chosen, in which a depression in the surface of the melt is created, the depth of which is at most approximated the radius of the melting tube cntsorig. When the melt solidifies, the melting tube can move into Direction of the pipe axis lowered from the HK-FcId will.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt einerseits in einer guten Homogenisierung der tertiären Legierung. Vor allem wird aber durch die Rotation unter den angegebenen Bedingungen eine Rißbildung in def erstarrten Schmelze verhindert, die normalerweise auftritt, da der Ausdehnungskoeffizient der erfinduiigsgemäßen Kontaktstückmaterialicn negativ ist und die Materialien sich daher beim Erstarren ausdehnen. Durch die Rotation bei der angegebenen Drehzahl, bei der eine Senke in der Oberfläche der Schmelze entsteht, wird eine Zone verringerter Dichte entlang der Rohrachse des Schmelzrohres gebildet. Eine Zone vergrößerter Dichte liegt im Bereich der Schmelzrohrwandung. In diese Zone verringerter Dichte hinein kam. sich die erschmolzene Legierung beim Erstarren ausdehnen und Spannungszuständc beim Erstarren ausdehnen, und Spannungszustände beim Erstarren werden \erhindert, die durch Druck auf die Seitenwandung des Schmelzrohres ausgelöst werden und die eine Rißbildung η .ch sich ziehen.The advantage of this method is on the one hand in one good homogenization of the tertiary alloy. But above all it is due to the rotation under the specified Conditions prevents cracking in the solidified melt, which normally occurs because the coefficient of expansion of the contact piece materials according to the invention is negative and the materials therefore expand as they solidify. By rotating at the specified speed, at which one A depression in the surface of the melt becomes a zone of reduced density along the pipe axis formed of the melting tube. A zone of increased density lies in the area of the melting tube wall. In that zone of reduced density came in. the molten alloy expand as it solidifies and states of stress during solidification expand, and states of stress during solidification are reduced, which are triggered by pressure on the side wall of the melting tube and which cause cracks to form η .ch pull yourself.

Hervorzuheben ist noch, daß auch bei diesem Herstellungsverfahren der bereits beschriebene Vorteil der zuerst erschmolzenen binären Legierung erhalten bleibt. In Tabelle 2 sind zur Demonstration der Schmelzpunkt der binären Legierung und ihrer Lcgicrungskomponenten angegeben. Die Nummern der Beispiele entsprechen den Nummern in Tabelle I. Als Vergleich ist der Schmelzpunkt des Siliziums angegeben. Es ist ersichtlich, daß der Schmelzpunkt der binären Legierung dem Schmelzpunkt des Siliziums zum Teil sehr stark gegenüber der jeweiligen Legierungskomponente mit dem höchsten Schmelzpunkt angenähert ist.It should also be emphasized that the advantage already described in this production process as well the binary alloy that was melted first is retained. Table 2 shows the Melting point of the binary alloy and its alloying components are given. The numbers of the examples correspond to the numbers in Table I. The melting point of the silicon is given as a comparison. It can be seen that the melting point of the binary alloy is the melting point of silicon partly very strong compared to the respective alloy component with the highest melting point is approximated.

5
Tabelle 2
5
Table 2

1010

SiSi 14151415 SchmelzpunktMelting point MenMen M(I11 7 IC,, ;,M (I 11 7 IC ,,;, 22M)22M) MeiMei Mo0i7-,Con2r,Mo 0i 7-, Co n2r , 21502150 15.V)(I-C)15.V) (I-C) (I)(I) Ml),,ili7C()Oi;,:,Ml) ,, ili7 C () Oi ;, : , 20302030 HiIO(Mo)HiIO (Mon) 1495(Co)1495 (Co) (2)(2) MiO.7sNin.25MiO.7sNin.25 18301830 26102610 14951495 (3)(3) Mi>,,,,Nio,3 Wed> ,,,, Ni o , 3 18001800 26102610 1452(Ni)1452 (Ni) (4)(4) Mo0175Pd0125 Mon 0175 Pd 0125 22402240 2610 ·2610 14521452 (5)(5) M11O1U7Pt1O.:):!M 11 O 1 U 7 Pt 1 O. :) :! 21002100 26102610 1550(Pd)1550 (Pd) ((O((O Wn>117FcOi:M W n> 117 Fc Oi : M 23002300 26102610 15501550 (7)(7) Wn. 7,Co0,,,W n . 7, Co 0 ,,, 30003000 26102610 1539(Fe)1539 (Fe) (8)(8th) W0l(1TCo0.M W 0l (1T Co 0. M 28002800 3380(W)3380 (W) 1495 (Co)1495 (Co) (l>)( l >) W,,,7,Ni0.,.-,W ,,, 7, Ni 0. , .-, 20002000 33803380 14951495 (10)(10) Wn,„;Ni„.M W n , ";Ni". M. ■ t920■ t920 33803380 1452(Ni)1452 (Ni) (Π)(Π) W„,7,Pdo,2,W ", 7, Pd o , 2 , 31803180 33803380 14521452 (12)(12) W0.nJPd„,,a W 0 . nJ Pd ",, a 31003100 33803380 1550(Pd)1550 (Pd) (13)(13) 33803380 15501550 (14)(14) 33803380

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Fig. I und 2 beispielhaft näher erläutert, wobei die Fig. 2 das Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zeigt, mit der sich das eriindungsgemäße Herstellungsverfahren vorteilhaft ausführen läßt.In the following the invention is based on the FIGS. I and 2 explained in more detail by way of example, the Fig. 2 shows the embodiment of a device shows, with which the manufacturing process according to the invention can be carried out advantageously.

Die Fig. 1 zeigt einen Thcrmogencrator. bei dem p- und n-leitcnde Thermoelementschenkel 1 an ihrer kalten und warmen Lötstelle mittels Kontaktbrücken 3 elektrisch so leitend verbunden sind, daß sie elektrisch in Reihe und thermisch parallel und jeweils ihre kalten und warmen Lötstellen in einer Ebene, nämlich der Kalt- oder Warmseite des Thcrmogenerators liegen. Auf die Kontaktbrücken der Kalt- und Warmscite des Thermogcncrators ist eine thermisch leitende und elektrisch isolierende Matcrialschicht 5 aufgebracht, die z. B. aus Aluminiumoxyd oder Berylliumo.xyd hergestellt sein kann. Auf die Warmseite des Thermogenerators ist ein Wärmeaustauscher 7 aufgesetzt, der mit einem Durchfluß 8 für ein heißes flüssiges Wärmeaustauschmedium versehen ist. Die Temperatur dieses Wärmeaustauschmediums liegt über 10000C. Auf die Kaltseite des Thermogenerators ist ein Wärmeaustauscher 6 für ein gasförmiges Wärmeaustauschmedium aufgesetzt.Fig. 1 shows a thermogenerator. in the p- and n-conductive thermocouple legs 1 are electrically connected at their cold and warm soldering point by means of contact bridges 3 so that they are electrically in series and thermally parallel and each of their cold and warm soldering points in one plane, namely the cold or warm side of the thermogenerator. On the contact bridges of the cold and warm scite of the Thermogcncrators a thermally conductive and electrically insulating Matcrialschicht 5 is applied, the z. B. can be made of aluminum oxide or Berylliumo.xyd. On the warm side of the thermal generator, a heat exchanger 7 is placed, which is provided with a passage 8 for a hot liquid heat exchange medium. The temperature of this heat exchange medium is over 1000 0 C. On the cold side of the thermal generator is a heat exchanger 6 is placed for a gaseous heat exchange medium.

Die Thermoelementschenkel 1 bestehen aus einer Germanium-Silizium-Legierung. Der p-leitende Thermoelementschenkel ist beispielsweise durch eine Dotierung mit Bor, Gallium oder Indium und der 5c η-leitende Thermoelementschenkel durch eine Dotierung mit Phosphor, Arsen oder Antimon hergestellt. Die Thermoelementschenkel 1 sind mit erfindungsgemäßen Kontaktstücken 2 und 3 kontaktiert, deren Mischungsverhältnis an den Ausdehnungskoeffizienten des betreffenden Halbleiters angepaßt ist und bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit optimiert ist. Dabei ist das Kontaktstück 3 als Kontaktbrücke zur elektrischen Verbindung zweier Thermoelementschenkel 1 ausgebildet. Über die Kontaktstücke 2 wird dem Thermogenerator die elektrische Energie entnommen.The thermocouple legs 1 consist of a germanium-silicon alloy. The p-type thermocouple leg is for example by doping with boron, gallium or indium and the 5c η-conducting thermocouple legs produced by doping with phosphorus, arsenic or antimony. The thermocouple legs 1 are contacted with contact pieces 2 and 3 according to the invention, their Mixing ratio is adapted to the expansion coefficient of the semiconductor in question and with respect to the electrical conductivity is optimized. The contact piece 3 is used as a contact bridge for electrical Connection of two thermocouple legs 1 is formed. Via the contact pieces 2, the thermal generator the electrical energy is taken.

Die Thermoelementschenkel 1 können auf die Kontaktstücke 2 oder 3 aufgeschmolzen sein. Vorteilhaft ist es jedoch, eine Lotschicht 4 zur Verbindung eines Thermoelementschenkel mit den Kontaktstückcn 2 b/w. 3 vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, ein Lot zu verwenden, bei dem Palladium und Silizium Legicrungskomponcnten sind und das eine drille Lcgicrimgskomponcnte enthält, die als Metall Mi-1 oder Mc" in der Legierung des Kontaktbrückcnmatcrials enthalten ist. Mit dieser Lotschicht erhält man eine Kontaklzonc, in der das Kontaktbrückenmaterial kontinuierlich in das Halbleitermaterial der Thermoelementschenkel überführt ist.The thermocouple legs 1 can be fused onto the contact pieces 2 or 3. However, it is advantageous to use a solder layer 4 for connecting a thermocouple leg to the contact pieces 2 b / w. 3 to be provided. It is particularly advantageous in this case, contains a solder to be used are in the palladium and silicon Legicrungskomponcnten and a drille Lcgicrimgskomponcnte contained as metal micro 1 or Mc "in the alloy of the Kontaktbrückcnmatcrials. This solder layer to obtain a Kontaklzonc, in which the contact bridge material is continuously converted into the semiconductor material of the thermocouple legs.

In F i g. 2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens dargestellt. Sie besteht aus zwei Teilen, von denen der eine dem Rotationsvorgang und der andere zum Aufheizen der Charge dient. Die Rotationsvorrichtung enthält ein rotierendes Spannrohr 9 mit einem Spannteil 10, in das das Schmelzrohr 11, das beispielsweise aus Quarz hergestellt sein kann, einführbar und zentrisch spannbar ist. Für das Schmelzrohr 11 kann eine zusätzliche Kühlung beispielsweise mit einem Luftstrom vorgesehen sein. Das Spannrohr 9 wird durch Kugellager 12 geführt, die in einer Metallbuchse gehalten sind und mittels eines in der Drehzahl regelbaren Motors 13 angetrieben werden. Zur Kontrolle der Drehzahl des Sclmelzrohres 11 ist ein Drehzahlmesser 14 vorgesehen. Im Spannrohr 9 befindet sich ein weiteres Rohr 15, durch das z. B. Argon eingeführt wird, um eine inerte Atmosphäre zu erzeugen. Der Heizteil besteht aus einer Hochfrequenz-Induktionsspule 16, die von einem Hochfrequenzgenerator gespeist wird. Die Induktionsspule ist so angeordnet, daß sie die Schmelzcharge 17 vollständig umschließt. Jeder einzelne Guß wird durch Einwaage der entsprechenden Mengen der Lcgicrungskomponenten vorbereitet. Das bereits gut durchmischte Ausgangsmatcria! wird in das Schmelzrohr 11 eingebracht und mittels des Hochfrequenzfeldes geschmolzen. Günstig ist es, das Schmelzrohr 11 bereits während des Schmelzens rotieren zu lassen, damit eine gute Durchmischung der Legierung gewährleistet ist. Nach dem Erschmelzen wird während des Erstarrens die Rotation fortgesetzt und das Schmelzrohr 11 in Richtung seiner Rohrachse aus der Induktionsspule 16 abgesenkt.In Fig. 2 shows a device for carrying out the manufacturing process. it consists of two parts, one of which is used for the rotation process and the other for heating the batch. The rotating device contains a rotating clamping tube 9 with a clamping part 10 into which the Melting tube 11, which can be made of quartz, for example, can be inserted and clamped centrally. Additional cooling, for example with an air stream, can be provided for the melting tube 11 being. The clamping tube 9 is guided by ball bearings 12 which are held in a metal sleeve and can be driven by means of a motor 13 with adjustable speed. To control the speed of the Melting tube 11, a tachometer 14 is provided. Another is located in the clamping tube 9 Pipe 15 through which z. B. Argon is introduced to create an inert atmosphere. The heating part consists of a high-frequency induction coil 16, which is fed by a high-frequency generator. The induction coil is arranged so that it completely encloses the melt charge 17. Every single one Casting is prepared by weighing in the appropriate amounts of the solution components. The already well mixed starting material! is introduced into the melting tube 11 and by means of the high-frequency field melted. It is favorable to have the melting tube 11 already during melting to rotate, so that a good mixing of the alloy is guaranteed. After melting the rotation is continued during solidification and the melting tube 11 in the direction of its tube axis lowered from the induction coil 16.

Es ist in der F i g. 2 die Einsenkung 18 in der Oberfläche der Schmelzcharge 17 zu erkennen, die anzeigt, daß die Drehzahl richtig gewählt ist und sich eine Zone verringerter Dichte entlang der Rohrachse ausgebildet hat. Die Drehzahl ist vom Innendurchmesser des Schmelzrohres 11 und wegen der Viskosität und der Temperatur der Schmelze von der Materialzusammensetzung der Charge abhängig. Beispielsweise läßt sich eine Legierung der Zusammensetzung (Mo0,75Co0fä)0ilsSi0iS2 in einem Schmelzrohr 11 mil einem Innendurchmesser von 12 bis 13 mm bei Drehzahlen von 700 bis 800 Umdrehungen/Min, rißfre erschmelzen.It is in the fig. 2 the depression 18 in the surface of the melt charge 17 can be seen, which indicates that the speed has been selected correctly and that a zone of reduced density has formed along the pipe axis. The speed depends on the inside diameter of the melting tube 11 and, because of the viscosity and the temperature of the melt, on the material composition of the charge. For example, can be an alloy of the composition (Mo 0 75 Co 0f "ä) 0ils Si 0iS 2 in a melting tube 11 mils an inner diameter of 12 to 13 mm at speeds of 700 to 800 revolutions / min, rißfre melting.

Nach dem Erstarren wird das erschmolzene Stücl aus dem Schmelzrohr entnommen. Die hergestellt« homogene und rißfreie Legierung erhält man in de Form zylindrischer Körper. Die Kontaktstücke werdei von diesem zylindrischen Körper als Scheiben abge schnitten. Ist eine besondere Form der Kontaktstück gefordert, so kann eine entsprechende Nachbearbei tung durchgeführt werden.After solidification, the melted piece is removed from the melting tube. The manufactured « homogeneous and crack-free alloy is obtained in the form of cylindrical bodies. The contact pieces will be cut off from this cylindrical body as disks. Is a special form of the contact piece required, a corresponding reworking can be carried out.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verwendung einer Legierung der allgemeinen Zusammensetzung1. Use of an alloy of the general composition sammensetzungcomposition (MeUIe", „)rSi,(MeUIe ",") r Si, wobei Me1 und Me" eines der Metalle der Gruppe IVa, Va. Via. Vila und VIII des periodischen Systems, mit Ausnahme des Teclinetiums, ν 0,5 bis O1 1) Lind ν 0.05 bis 0,35 ist. als elektrisch neutrale Kontaktstüeke für thermoelektrische Anordnungen aus Halbleiterleeicrungcn zwischen Mangan und Silizium, Eisen und Silizium oder Germanium und Silizium, nach Patent 1 558 644 mit der Maßgabe, daß für einen Germanium-Silizium-FIalhiuterkörper das Metall Me1 eines der Metalle Wolfram oder Molybdän und y = 0.65 bis 0.75 ist.where Me 1 and Me "are one of the metals of group IVa, Va. Via. Vila and VIII of the periodic table, with the exception of teclinetium, ν 0.5 to O 1 1 ) and ν 0.05 to 0.35. being electrically neutral Contact pieces for thermoelectric arrangements made of semiconductor elements between manganese and silicon, iron and silicon or germanium and silicon, according to patent 1 558 644 with the proviso that for a germanium-silicon foil body the metal Me 1 is one of the metals tungsten or molybdenum and y = 0.65 to 0.75. 2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 genannten Zusammensetzung mit einer der folgenden Fin/elztisammensetzungen2. Use of an alloy of the composition mentioned in claim 1 with one of the the following financial compositions (M(M e )„,,.Si0-,e) ",,. Si 0- , (Mo11nCo,,..;,),,., ^Si11-,., (Mo,,,, (tCiy.,.,),,,,.^,,,,, (Mo. 7.-,Ni0-O.-,),,...,Si1,_„ (Mo0-7Ni11-3X1-17Si11,.,:, (Mof.-7,Pdn-;;, I11-22Si0-7. (Mo0-117Pd1 ,.,I0-111Si,.,..,(Mo 11n Co ,, ..;,) ,,., ^ Si 11 -,., (Mo ,,,, (tCiy.,.,) ,,,,. ^ ,,,,, (Mo. 7 .-, Ni 0- O .-,) ,, ..., Si 1 , _ "(Mo 0-7 Ni 11-3 X 1-17 Si 11 ,.,:, (Mo f . -7 , Pd n- ;; , I 11-22 Si 0-7 . (Mo 0-117 Pd 1 ,., I 0-111 Si,., .., 2.12.1 2.3 2.42.3 2.4 1 s 1 s 2.62.6 2.72.7 2.82.8 2.92.9 2.102.10 2.112.11 2.122.12 2.132.13 2.142.14 für den im Anspruch 1 genannten Zweck.for the purpose mentioned in claim 1. 3. Verfahren zur Herstellung von Rohlingen für Kontaktstüeke aus Legierungen der in den Ansprüchen 1 und 2 genannten Zusammensetzungen, bei dem die Metalle Me1 und Me" im entsprechenden Mischungsverhältnis zusammengeschmolzen werden und anschließend diese binäre Legierung und das Silizium im entsprechenden Mischungsverhältnis wenigstens einmal erschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die binäre Legierung und das Silizium in ein senkrecht gestelltes, unten geschlossenes Schmelzrohr (11) eingebracht und mittels eines HF-Feldcs induktiv erschmolzen werden, daß das Schmclzrohr wenigstens beim Erstarren der Schmelze in Rotation um die Rohrachse versetzt wird und daß eine Drehzahl gewählt wird, bei der eine Senke (18) in der Oberfläche der Schmelze entsteht, deren Tiefe höchstens angenähert dem Radius des Schmclzrohres entspricht.3. Process for the production of blanks for contact pieces from alloys of the compositions mentioned in claims 1 and 2, in which the metals Me 1 and Me "are melted together in the appropriate mixing ratio and then this binary alloy and the silicon are melted at least once in the corresponding mixing ratio , characterized in that the binary alloy and the silicon are introduced into a vertical melting tube (11) closed at the bottom and inductively melted by means of an HF field, that the melting tube is set in rotation around the tube axis at least when the melt solidifies and that a speed is selected at which a depression (18) is created in the surface of the melt, the depth of which corresponds at most approximately to the radius of the melt tube. 4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Schmclzrohr (11) beim Erstarren der Schmelze in Richtung der Rohrachse aus dem hlF-FeId abgesenkt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that that the melting tube (11) when the melt solidifies in the direction of the tube axis from the hiF field is lowered.
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