DE1994425U - Thermoelektrische vorrichtung. - Google Patents

Description

Berlin

L lull 1»

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Is ist "bekannt , den Feltier-lf f e&t mm Betrieb von-' lämepnrnpen "bzw. ά,ρη SeehQ^-Mieki mm Betriefe jon

toren au β zn nut gen. Ils Wärmepumpe« fettri-tfeenö Psltitr- ;

Äöordöungen sind in.'äer Hegel in der leise>;ufgafeist _t ist parallel zueineoder liegende- SeHeakel mm

die abweohselnd ρ-bzw. n-leii$nd .^nä^-a

ÜMTüh nietal 1 i sehe Sortt aktfcyüokeη ierart ^-erfcsies aisi,

sieb, ein. .Ktäsnderf örsiiger. Stromiferleyf trgiM. Is igt

bekannt^ die Kontakt Iariioken -als mettliisßfee Scßlofctts isf

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einer elektrisch isolierenden trägerplatte-, %..\ lerasiik-Platte, auszubilden (z.B. deutsches: 1 912 958). Hierbei stehen jedoch die Halbleiterschenkel bezüglich ihrer Stroiaflußriohtung senkrecht zur fläche der Isolierplatte; sie sind außerdem nur mittelbar über die Kontaktbrücke mit der trägerplatte verbunden.

Bei den bisher gebräuchlichen Feltier-iirmöpuspen sit z.B. 70 Elementenpaaren liegt die Ansohiufispannung nur in der Größenordnung von einigen Volt. Das ist darauf zurüotafthrem, daß die Thermokraft. der besten bisher bekannten. Materialpaare nur etwa 2öö χ 1Ö~⁶ V⁰C betragt. Is ist jedoch erwünscht, Anschlußspanmmgen ..zu erreichen, die in der Grölen— .Ordnung der Spannung öffentlicher letze,: also 110 bzw. 220 V, liegen, damit die Notwendigkeit der fransforiierung entflllt. Serart hohe Jlnschlußspannungen lassen sich aur durch eine erhebliche Vermehrung der lleiientenpaare bei entsprechender Querschnittsverminderung'erreichen. Dadurch ergtbeη sieh jedoch Fertigungsprobleme, die sich bei dir blÄerigta lau-; weise in wirtschaftlich vertretbsren örtiiBen nictit lösen lassen. Babel besteht die Haupt Schwierigkeit 'darin,; eine einwandfreie elektrische Verbindung der zahlreichen lalbiei- _v terschenkel mit den lostaktbrücken, %.B. durch ferlötung, herAusteilen, wozu simtIiehe Schenkel genau in der srforder-'liehen Lage gehaltert werden aüssen. Intsprechenäes gilt fiir Therioseneratoren. _;

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Der Erfindung liegt die Aufgabe BUgruede* diese Schwierigkeiten zu beheben. Sie bezieht sich auf ©ias thermoelektrische Vorrichtung (Wärmepumpe oder fhe-mogener&ioxO » -"bei der Halbleiterschenkel und metallische Kontaktbrücken auf einer isolierenden Trägerplatte angeordnet .sind., und !gesteht darin, daß die Halbleiterschenkel unmittelbar sit der ■ derart ■ verbunden sind, daß ihre StroaifIuBriohtun Eur-Oberfläche der'Trägerplatte verläuft,. wa& daß die brücken üher die -.Kanten, der Trägerplatte geführt sind. .Me ■■Erfindung ermöglicht es/ zunächst eine fest § linheit aus ^: Trägerplatte und Halbleiterschenkein herzustellen und erst dann die Kontakt "brücken: anzubringen. Dadurch entfallen die "bisher zur Halterung der losen H alM ei ter schenkel erf orderlichen Vorkehrungen, so daß die Herstellung der elektrischen Ver bindung en auch hei einer gröien Zahl τοη Il e sie nt enp aar en nur einen relativ geringen.Fertigungsauf«and bedingt.

Die HalMeitersehenkel sind vorzugsweise mit der frigerplatte verklebt. Bei Vorrichtungen, die bei höheren Tempera---: türen arbeiten sollen, kann als: Verbindungsaittel mit forteil ein 3-la.slot oder Grlaseaail (unter Verwendung einer Keramik-Trägerplatte) dienen, ferner sind anorganische Kitte, z.B.-Wasserglaskitte, verwendbar. Man kaan JedoGh daa Halbleitermaterial'auch unmittelbar auf die frigerplatte aufdampfen, insbesondere dann, wenn besonders kleine Querschnitte

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erwiinscht sind. Mit'Vorteil sind mehrere Tragerplatten, jeweils Halbleitersohenkel mit p~ öder n-Leit£thigfceit■■ tragen, zu eineis größeres Block übereinander geschichtet. Dabei können die jeweils aus einer -Trägerplatte;, mit Halbleiterschenkeln "bestehenden Einheiten untereinander ebenfalls verklebt BQixi. Die Trägerplatte kann au eh auf beiden Seiten mit .: Halbleiterschenkeln belegt sei», derart, daß das HaIMeitermaterial auf der einen. Seite n-leitfihig, auf ie:r snieren Seite p-leitfähig ist.

Die Vorrichtung nach, der Erfindung kann vorteilhaft in itr; feise hergestellt werden, daß die Trägerplatte löMchst mit; einer geschlossenen Schicht -aus lalbleitirmaterisl "belegt wird und daB aus dieser Schickt die Halbleitersoheßkel tmahträglioh susgeapart werden, %3. durch Itien, Sägeia oder fräsen. .'Me 'Herstellung "kann- ferner dadurch TereinfaGfet werden, daß zunächst eise größere lusgangs-Trlgerplatta sit' schenkein "belegt und dann senkrecht zur BicWting der Halb-1eiterschenkel in schmälert Streifen unterteilt wird.

Sie Figuren 4 und 5 "bzw. 6 «eigen Äusführungs-beispiele äer Erfindung,, während die Figuren 1 Ms 3 for stuf en isr 1erder thariaoelektrischen -forri-ohtung erläutere.

In figur 1 ist mit T eine isolieresde./Trägerplatte "bezeichnet

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Sie kann aus einen schlecht üärnele: it enden. Ieraiiik_:«terial, 2.B. gesintertem Aluminiumsilikat, oder aus einem Kunststoff bestehen. Mit der Oberseite der Trägerplatte 1 ist eine Halbleiterplatte 2 verbunden, z.B.. durch Hebung. Bit Halbleiterplatte 2 kana beispielsweise aus n-iotiertem tismuttellurid bestehes. Die Dicken beider Platten Mnnen m ier Gr-SBe Br Ordnung von Bruchteilen eines Millimetere bis zu einiges IiIlI-meiern liegen. Falls die Salbleiterplatte 2 Tor ü&m Jm f kl eben aus mechanisch en Gründen, nicht dünn genug feerges teilt werien kann, kann sie zunächst dicker hergestellt und naohteii. lufkleben auf die gewünschte Bicke abgeschliffen werden.. .

Aus der Halbleiterplatte 2 werfen nunmehr gemäi Figur 2 re, parallel zueiBsncler liegende lalbleitersohenkel 2a ausgespart. Dies kmm z.B. auf GUealsohem lege, i.B. lurch it gea, oder auf me cha ni scheiß fege, z.B. iurGh Sigen oder Frlsen, \ gesehehen. Die anordnung nasb. figur 2 kann dann durch Schnitts senkrecht- zur lichtuBg der Halblei t er sehe nfcil 2a in kleinere,: streifenförifiige Iinfaeiten unterteilt werden, von denen einein figur 3 dargestellt ist. ' ^;

In gleicher leise können weitere Einheiten.hergestellt werden, die gemäß Figur 5 ausgebildet sind ηηά mi einer i renden Trägerplatte eine Anzahl von HalbleiterschenkeIn tragen, die aus p-döt ier t em iismut tellur id bestellen.

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Ins Einheiten dieser irt wird nim ©in HoGk ma aeie «gesetzt, Ton dem die Figuren 4 und 5perspektivische: las i chi β η. auf äie gegenüberliegenden Stirnseiten Miges. lter Block iiafalt vier. Einheiten. Die unterste Einheit "bestellt «us-einer iaolieren-άβίϊ Trägerplatte 3 isit n-leitenden islbleitericheiikelii 4. Darüber liegt eine weitere Einheit aas einer Trägerplatte 5 mit p-le it enden Halb1eitβτSchenkeln 6. Is folgen dann time trägerplatte ? mit n-1 tit end en lalMeitersolitiikeln 8 und eine Trägerplatte 9 mit -p-leitenden IMKLeitereoiitiikeiB 10,-Sämtliche Einheiten können, durch Varklebung miteinander ¥er-1)ünden sei». Ein Paar von "henaohbarten p- bM. n~leitenden: . HalbIeit e rs ch enkeIn i s t j ewe i1s durch met alli sehe Eont aktbrocken: 11 verbunden, die auf die Stirnflachen der lalbleiterscheokel aufgebracht und über die Kanten der frigerglatten 5, 5» 7 und 9 geführt sind. Die Eontakt brücken: 11 sind in den Figur en. A und 5 durch ©ine Sohraffw angedeutet. Mit 12 und 13 sind die äüSeren inschluBköritakte dei.Blookes bezeichnet, die z.B. ans angelöteten Blechstreifen bestehen können. Wie die Figuren 4 und 5 zeigen, .bildett samt liehe .,-..;■ Halbleiterschenkel zwischen den:insohlüsmη 12 «Μ: 13 ©ine Beihenschaltung, in der jeweils j-Soheökel sit n-Sohinkels abwechseln. \ ^:

Die -Kontaktbrücken 11 können in. der durch die Sehraffüren; gekennzeichneten Lage in Form einer Me-talip.äste aufgeitriehen

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oder aufgedruckt und in "bekannter Yfeise eingebrannt werden. Es feesteht auch die Möglichkeit, zunächst eine geschlossene Metallschicht oder Metallfolie auf die Stirnflächen des in den Figuren 4 und 5 dargestellten- Blockes aufzubringen oder aufzulöten und. die Kontaktbrücken dann durch Ausätzen oder Aussigen in der gewünschten, form auszusparen, Ferner kann man die Kontaktbrücken durch Aufdampfen mit Hilfe einer ent sprechenden Maske herstellen; falls erwünscht, können die aufgedampften Schichten galvanisch verstärkt werdta.

lach dem in den Figuren 4 und 5 dargestellten Schema können auch Blöcke mit einer wesentlich größeren Aagahl τοπ linheiten zusammengesetzt werde η. Die Figuren, lassen erkennen _f daB eine thermoelektrische Vorrichtung dieser Art infolge ihres kompakten Aufbaus nur wenig Baum beansprucht. Bei großer Zahl der thermoelektrisch wirksamen Schenkelpaare ergibt sich im Fall des Feltier-Betriebea eine hohe Anschlußspannung, im Fall des Seebeck-Betriebes" eine hohe Oe η er at or spannung.

Die is den Figuren 4 und 5 vorn liegeöden StirsiHohen jeweils diejenigen Fliehen, über die firme sufgenoiiiien bzw. abgegeben wird. Biese Fläche*} köönes über möglichst gut wärme le it ende isolierende Zwischerilagen mit Itr st aus tau scher η verbunden werden.

7 ^.

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Ib Figur 6 ist ein weiteres AusführungsbeisFiel der -Srfinteig dargestellt. Hier ist eine isolierende Trägerplatte 14 auf beiden Seite» mit HaIbIeit erschenkeIs 15 bzw. 16 belegt, nebel die Halbleiterschenkel 15 η-leitend, die Halbleiterschenkel 16 p-leitend sind. Die Schenkel sind auGh hier durch schraffiert angedeutete metallische Kontaktbrücken 17 verbunden. Mit Ί8 und 19 sind die äußeren Anschlußorgane bezeichnet. Auch aus Einheiten der in Figur 6 dargestellten irt können größere Blöcke zusammengesetzt werden, wobei zwischen den Einheiten jeweils eine Isolierplatte anzuordnen ist.

6 figuren " / 6f Ansprüche

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Claims (5)

1. P.A:B016349>25.7.68

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   S ff^:l u t ζ ε n. s ρ τ η ο. fee-

   ^l- 1. Thermoelektrische ¥örriahtirag^: (firHiefmipe oder fler«-_: - - ^: _:

   generator), bei der Ealbleiti-raGfeieikel: und »etallisebi-Iö^takt' brücken auf einer isolierenden Trigerflitte" sngtortoet- sisi;, ; dadurch oekennzeichset. daß_: die Halbleiterseliiflk&l (4»~-ύ> 8*^; 10) uniaittelbar mit 4er■ fri^0rpl.a*ts-15>'5/-;7,--9),-αβ.2^^;ΐίβΐϊν;.-■ bunden sind, daß ihre Stronf lutrlehtasg; pa^allsl 2ur öbt-r·*-; ; fläche &BT Träger plat te v&rlSüft, till dai die i-snt ÄtbrfoMn (11) über die Kanten der Trlgerplatte; geillärt aind.; ■■■.:'.;■..■
2. 2. ThermoelektrisGhe forrisilting nsch Inipröca.i, iaiiarom ■gekeöBzeich.net, daß die Halbleitersicheskei mit ier-'frJiggrplatte verklebt sind. ; . ^: . -. : ^:;:
3. 3. Thsrisoelektrische Vorrichtung met laspröcii: 1:, ialuraii; \ gekenn z® ich η et., daß mehrere irigerplitteB,-; die; je^tils -lall leiterschenkel mit p- oder B-Leitflli-ikeit_: trmgitt, fü iisei größeren Block übereinander- geschicMtet slEtd, ; ^: ;
4. 4. iheriflo elektrische 'Vorrichtung, nscfe ■'i-Bs^riioh- 3, Äad«röh;_;; ■, gekenngeiehnet, daß die jeweils aas einer friferflatte »it-^:; Halbleiter sehe skein besteuernden linh.eite^;ia_: uBtereisaodtr. ter klebt sind. . - _: -

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5. 5. Thermoelektrische Yörriafetesgnscti Äsapruofe-t, gekennzeichnet., daß eine TrägeyplMtft (-14) auf ifer&r Seite HaIbleitersotakel (15) ii;t n-£tiifikLgk«it, auf aaderen Seite Halblei tor schenkel. (1:6) träßt. ■■■-..

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