DE2519338B2 - Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen Anwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen Anwendung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements mit zwei einstückig miteinander verbundenen Schenkeln aus thermoelektrisch unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus p-leitendem und η-leitendem Halbleitermaterial, und auf die Anwendung eines nach diesem Verfahren hergestellten Thermoelements.
Thermoelemente dienen der Umformung von Wärme in elektrische Leistung, können aber auch bei der Zufuhr
ho von elektrischer Energie Wärme oder Kälte produzieren.
Ursprünglich wurden Thermoelemente aus zwei Schenkeln hergestellt, die aus verschiedenen Metallen bestanden und an der Verbindungsstelle miteinander
hr> verlötet waren. Die bei Erwärmung dieser Lötstelle entstehende Thermospannung ist um so größer, je weiter die beiden Metalle in der thermoelektrischen Spannungsreihe voneinander entfernt sind und steigt
mit der Temperatur der heißen Lötstelle. Diese Lötsteile ist jedoch mechanisch und thermisch empfindlich, insbesondere wenn das Thermoelement höheren Temperaturen oder Erschütterungen ausgesetzt ist.
In neuerer Zeit sind Thermoelemente bekanntgeworden, bei denen die beiden Leitermaterialien aus einem p-Typ-Halbleiter und einem n-Typ-Halbleiter bestehen. Als Halbleitermaterialien kommen beispielsweise Bleiteilurid, Germaniumtellurid und Wismuttellurid in Betracht. Hierbei bereitet die mechanische und elektrische Verbindung durch Löten od. dgl. noch größere Schwierigkeiten.
Aus diesem Grund ist ein Verfahren bekannt (US-PS 32 79 955), bei dem jeweils ein Halbleiterzylinder zwischen zwei Metallzylindern angeordnet wird, die Verbindungsstellen durch elektrolytisch aufgetragene Metallkragen überbrückt werden und die Verbindung zwischen zwei so hergestellten Säulen durch eine Metallbrücke erfolgt. Derartige Thermoelemente sind sehr aufwendig.
Bei einem anderen bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (GB-PS 10 41 689) werden zwei Portionen von Siüziumcarbidteilchen, von denen die eine mittels Aluminium als p-Typ und die andere mittels Stickstoff als η-Typ dotiert ist, je in länglichen Hohlräumen einer Form angeordnet. Dann werden diese Portionen unter Krafteinwirkung längs einer Berührungsfläche gegeneinander gepreßt und gesintert. Damit entsteht ein einheitlicher Körper, der auf der einen Seite aus p-leitendem Material und auf der anderen Seite aus η-leitendem Material besteht und dazwischen einen Berührungsbereich aufweist, der der heißen Lötstelle entspricht.
Zur Herstellung von elektrischen Widerstandselementen ist es auch bekannt (DE-OS 23 10 148), einen porösen Grundkörper aus a-SiC, der Graphit enthält, mit einer Schmelze aus Si in Berührung zu bringen, das durch Kapillarwirkung in den Grundkörper eindringt und mit dem Graphit durch Reaktionssintern SiC bildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dessen Hilfe auf einfache Weise Thermoelemente, auch aus Halbleitermaterial in einer Vielzahl von Formen hergestellt werden können, die eine noch größere mechanische Stabilität haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein poröser Grundkörper mit untereinander verbundenen Poren hergestellt und in die Poren schmelzflüssiges Material eingeführt wird, mit dem in einen ersten Bereich des Grundkörpers wenigstens eine Komponente des Materials des ersten Schenkels und in einen daran angrenzenden zweiten Bereich wenigstens eine Komponente des Materials des zweiten Schenkels zugeführt wird.
Bei diesem Vorgehen bildet der Grundkörper ein einteiliges Stützgerüst, dessen Poren mit einer erstarrten Schmelze gefüllt sind. Infolgedessen ergibt sich ein sehr kompakter Körper, der eine höhere mechanische Festigkeit als ein poröser Sinterkörper hat. Die gefüllten Poren lassen eine korrodierende Atmosphäre nicht in das Innere des Thermoelements dringen, so daß sich eine höhere Korrosionsbeständigkeit ergibt. Die unterschiedlichen Leitfähigkeitseigenschaften werden erst mit dem schmelzflüssigen Material unter Beibehaltung der Einteiligkeit des Grundkörpers eingebracht. Durch das Einführen des schmelzflüssigen Materials lassen sich definierte Berührungsflächen erzeugen. Die die Schenkel bildenden Materialien stehen daher in sicherem elektrischem Kontakt durch unmittelbare Berührung mit einem neutralen Zwischenleiter oder — was bevorzugt wird — durch unmittelbare Berührung miteinander. Die Form des Thermoelements ist beliebig ■> wählbar, da dem Grundkörper eine beliebige Form gegeben werden kann.
Ein besonders bevorzugtes Verfahren besteht darin, daß das schmelzflüssige Material durch kapillares Aufsaugen aus einer Schmelze den Poren des
to Grundkörpers zugeführt wird. Durch die Kapillarwirkung wird das Material der Schmelze mit großer Sicherheit in die Poren transportiert, üo daß diese sich im wesentlichen vollständig füllen und an der Berührungsstelle der beiden Schenkelmaterialien innerhalb der Poren sich ein guter elektrischer Kontakt ergibt.
In der Regel genügt es, den Grundkörper nur mit seinem Ende in die Schmelze zu tauchen und darin so lange zu belassen, bis die Schmelze in die Poren des ersten bzw. zweiten Bereichs gedrungen ist.
Als schmelzflüssiges Material kann jeweils das geschmolzene Material des ersten bzw. des zweiten Schenkels verwendet werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Poren teilweise mit mindestens einer ersten Komponente des Schenkelmaterials gefüllt werden, das schmelzflüssige Material mindestens eine zweite Komponente des Schenkelmaterials enthält und diese Komponenten in den Poren zur Bildung dieses Schenkelmaterials zur Reaktion gebracht werden. Dies ist beispielsweise bei einer Vielzahl von Halbleitern als Schenkelmaterial günstig, insbesondere wenn der Halbleiter selbst, also das Reaktionsprodukt, einen höheren Schmelzpunkt hat als zumindest die zweite Komponente.
Statt dessen ist es auch möglich, daß der Grundkörper
Ji mindestens eine erste Komponente des Schenkelmaterials enthält, das schmelzflüssige Material mindestens eine zweite Komponente dieses Schenkelmaterials enthält und diese Komponenten im Grundkörper zur Reaktion gebracht werden. Hierbei werden die Schenkelmaterialien durch Umsetzung wenigstens eines Teils des Materials des Grundkörpers gebildet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß bei Verwendung eines p-leitenden Halbleitermaterials und eines η-leitenden Halbleitermaterials als Schenkelmaterialien ein p-Dotierungsmittel und ein n-Dotierungsmittel mit dem schmelzflüssigen Material in die Poren transportiert wird. Da das Dotierungsmittel erst von dem schmelzflüssigen Material an Ort und Stelle gebracht wird, erhält man zwei sauber voneinander getrennte, aber eine sichere Kontaktfläche miteinander bildende Halbleiter unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps im Grundkörper. Hierbei kann der Grundkörper mit einer Doticrungsmittel enthaltenden Schmelze in Berührung gebracht werden.
Dann können Dotierungsmaterialien die Herstellung des Grundkörpers nicht beeinträchtigen. Durch Wahl der Dotierungsmittel kann auch der Schmelzpunkt beeinflußt, insbesondere herabgesetzt werden. Der Grundkörper kann aber auch zunächst mit Dotierungs-
w) materialien versetzt und dann mit der Schmelze in Berührung gebracht werden. Beispielsweise können die Dotierungsmittel schon bei der Herstellung des Grundkörpers in diesen eingebracht worden sein.
Wenn ein p-Dotierungsmittel an einem Ende und ein
ii'i n-Dotierungsmittel am anderen Ende in dem Grundkörper angeordnet und dann beide Enden rnit der Schmelze in Berührung gebracht werden, steigen die unterschiedlich dotierten Schmelzen von enteeeeneesetzten Seiten
her im Grundkörper auf, bis sie einander berühren.
Es ist auch möglich, daß das eine Dotierungsmittel in der Mitte und das andere Dotierungsmittel an einem Ende des Grundkörpers angebracht und dann lediglich dieses Ende mit der Schmelze in Berührung gebracht wird. Hierbei wird in Kauf genommen, daß die durch den gesamten Grundkörper aufsteigende Schmelze mit dem letztgenannten Dotierungsmittel versetzt ist, daß aber von der Mitte des Grundkörpers an das erstgenannte Dotierungsmittel überwiegt, so daß im Endeffekt zwei unterschiedlich dotierte Halbleiter vorhanden sind.
Wenn die unterschiedliche Leitfähigkeit der Halbleiter durch die Dotierungsmittel erzeugt wird, kann zur Erzeugung beider Schenkelmaterialien dieselbe Schmelze verwendet werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß der Grundkörper aus durch ein Bindemittel zusammengehaltenem «- oder 0-SiC hergestellt wird, dessen Poren teilweise mit Kohlenstoff gefüllt sind, eine Schmelze aus Si verwendet wird und unter Zusatz von Dotierungsmitteln durch Reaktionssinterung die beiden Schenkelmaterialien in den Poren erzeugt werden. Der Kohlenstoff kann hierbei als Graphit zugesetzt sein, er kann aber auch durch thermische Zersetzung eines Phenolharzes od. dgl. im Grundkörper erzeugt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Grundkörper aus durch ein Bindemittel zusammengehaltenen Kohlenstoff-Körnern, wie Graphit-Körnern, hergestellt wird, daß eine Schmelze aus Si verwendet wird und daß unter Zusatz von Dotierungsmitteln durch Reaktionssinterung die beiden Schenkelmaterialien im Grundkörper erzeugt werden. Auf diese Weise wird der Grandkörper wenigstens teilweise zu p- bzw. n-leitendem 0-SiC umgesetzt.
Als Dotierungsmittel können die üblichen Zusätze verwendet werden, bei SiC beispielsweise Aluminium als p-Typ-Dotierungsmittel und Antimon als n-Typ-Dotierungsmittel.
Günstig ist es ferner, wenn so viel geschmolzenes Si zugeführt wird, daß nach dem Reaktionssintern freies Si im Grundkörper verbleibt und daß in einem Bereich zwischen den Enden des Grundkörpers das Si weggeätzt wird. Das an den Enden verbleibende Si erleichtert das Anbringen der Anschlußkontakte ganz erheblich. Außerdem wird der spezifische Widerstand herabgesetzt, so daß die Temperaturbelastung der kalten Anschlußstelle geringer ist.
Des weiteren kann ein U-förmiger Grundkörper hergestellt und mit beiden Enden gleichzeitig in die Schmelze getaucht werden. Hierdurch wird die Herstellung zeitlich verkürzt.
Der poröse Grundkörper kann aus gesintertem x- oder 0-SiC und die Schenkelmaterialien aus p- bzw. η-dotiertem 0-SiC bestehen. Hierbei bildet das dotierte Siliziumkarbid zwei Halbleiter mit sehr großen Thermospannungen. Für den η-Typ ergibt sich etwa +300 μ V/°C und für den p-Typ -300 μ V/°C, so daß das gesamte Thermoelement eine Thermospannung von ungefähr 600 μ V/°C abgibt. Durch den Einbau des dotierten SiC in die Poren des Grundkörpers ergibt sich die Möglichkeit, die beiden SiC-Halbleiter in fester mechanischer Verbindung und in sicherem elektrischen Kontakt miteinander zu halten. Dieses Thermoelement kann auch sehr hohen Temperaturen bis über 20000C ausgesetzt werden. Es kann ferner in korrodierender Atmosphäre eingesetzt werden.
Als Material des Grundkörners kommen aber auch andere Stoffe in Betracht, beispielsweise Glas, Bor, Bornitrit, Aluminiumoxid oder andere Materialien, die, wenn die Schenkelmaterialien sich in den Poren befinden, eine ausreichende Isolation bewirken und unter den Herstellungsbedingungen und Betriebsbedingungen keine störende Verformung erfahren. Auch die Schenkelmaterialien können beliebig gewählt werden, beispielsweise unter den bisher für Thermoelemente verwendeten Metallen und Halbleitern.
ι« Auch die zu wählende Form des Thermoelements kann leicht den gewünschten Anwendungsbedingungen angepaßt werden. Sehr zweckmäßig ist es in der Regel, wenn der poröse Grundkörper und damit das Thermoelement Stabform hat Die Länge des Stabes bewirkt, daß die heiße Verbindungsstelle wenig thermischen Einfluß auf die kalten Anschlußstellen hat.
Infolge der Gestaltungsfreiheit kann man dem
Thermoelement auch eine Form geben, die es als Konstruktionsbauteil für temperaturbelastete Konstruktionen geeignet macht. Das Konstruktionsbauteil dient dann gleichzeitig dazu, die Temperatur im Bereich dieses Konstruktionsbauteils zu messen. Beispielsweise können die erwähnten Siliziumkarbid-Thermoelemente als Konstruktionsteile in Düsenmotoren verwendet werden, z. B. als Wandauskleidung oder als im Düsenkanal liegender Stützpfeiler.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Thermoelement in einem Tiegel am Ende der Fertigstellung,
F i g. 2 einen Querschnitt im Bereich der Berührungszone zwischen den beiden Schenkelmaterialien,
F i g. 3 einen Grundkörper unmittelbar nach dem Einsetzen in einen Tiegel,
)ο F i g. 4 eine andere Ausführungsform eines Grundkörpers unmittelbar nach dem Einsetzen in einen Tiegel,
F i g. 5 einen weiteren Grundkörper mit dem ersten Leitermaterial in einem ersten Tiegel und
Fig.6 den Grundkörper der Fig.5 mit beiden to Schenkelmaterialien in einem zweiten Tiegel.
In einem Schmelztiegel 1 befinden sich zwei Räume 2 und 3, welche durch eine Wand 4 voneinander getrennt sind. Im Raum 2 befindet sich eine Schmelze 5 aus flüssigem Si, dem Aluminium als p-Typ-Dotierungsmittel zugesetzt ist. Im Raum 3 befindet sich eine Schmelze 6 aus flüssigem Si, dem Antimon als n-Typ-Dotierungsmittel zugesetzt ist. Diese Schmelzen werden auf einer Temperatur von etwa 16000C gehalten.
Ein Grundkörper 7 in der Form eines U-förmigen Stabes ist aus «-SiC-Körnern 8 und Graphitkörnern unter Zusatz von Bindemittel geformt worden. Es ergibt sich eine Struktur, bei der zwischen den SiC-Körnern 8 Poren verbleiben, die nur teilweise mit Graphitkörnern gefüllt sind, so daß eine Restporosität verbleibt. Dieser
5r> Grundkörper 7 ist mit seinem Ende 9 in die Schmelze 5 und gleichzeitig mit seinem Ende 10 in die Schmelze 6 getaucht worden.
Infolge der Kapillarwirkung des porösen Grundkörpers 7 steigt dotiertes flüssiges Silizium in den beiden '" Hälften des Grundkörpers 7 nach oben, bis sich die beiden unterschiedlich dotierten Siliziumanteile längs der Berührungsfläche 11 treffen. Während des Aufsteigens reagiert das Silizium mit dem Kohlenstoff unter Bildung von 0-SiC unter gleichzeitiger Erhöhung der ■ Temperatur bis zu 23OO°C (»Reaktionssinterung«). Somit entsteht in den Poren 12 des Bereichs 13 ein erstes leitendes Material in der Form von positiv dotiertem SiC, das den einen Schenkel des Thermoele-
ments bildet, während in den Poren des zweiten Bereichs 15 ein zweites leitendes Material 16 in der Form von negativ dotiertem SiC entsteht, das den anderen Schenkel des Thermoelements bildet. Beide Schenkelmaterialien 14 und 16 sind infolge der Sinterung fest miteinander verbunden und stehen längs der Berührungsfläche 11 in elektrischem Kontakt miteinander. Setzt man den Bereich der Berührungsfläche 11 einer hohen Temperatur und die beiden Enden 9 und 10 einer geringeren Temperatur aus, ergibt sich eine Thermospannung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist in einem Tiegel 17 nur ein einziger Raum 18 vorgesehen, in welchem sich eine einzige Schmelze 19 aus flüssigem, nicht dotiertem Silizium befindet. Ein Grundkörper 20 in der Form eines U-förmig gebogenen Stabes aus einem Gemisch von SiC und C ist mit seinen beiden Enden 21 und 22 in die Schmelze 19 getaucht. Beide Enden sind bereits während der Herstellung des Grundkörpers 20 mit einem p-Dotierungsmittei 23 bzw. einem n-Dotierungsmittel 24, z. B. Aluminium bzw. Antimon versehen worden. Wenn nun das flüssige Si in den beiden Hälften des Grundkörpers 20 nach oben steigt, wird es beim Durchlaufen der Dotierungszonen dotiert, so daß im Endeffekt ein ähnliches Thermoelement wie bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 entsteht.
In Fig.4 ist in einem Tiegel 25 ein einziger Raum 26 mit einer einzigen Schmelze 27 aus nicht dotiertem Silizium vorgesehen. Hierin ist ein Ende 28 eines Grundkörpers 29 in der Form eines geraden Stabes mit ähnlicher Zusammensetzung wie die Stäbe 7 und 20 eingetaucht. Dieser Grundkörper enthält am Ende 28 ein p-Dotierungsmiltel 30 und in der Mitte eine größere Menge eines n-Dotierungsmittels 31. Wenn nun das Silizium im Grundkörper 29 nach oben steigt, bildet sich im unteren Bereich 32 ein positiv dotierter SiC-Halbleiler, während sich im oberen Bereich 33 durch das Überwiegen des n-Dotierungsmittels ein negativ dotierter SiC-Halbleiter bildet.
In Fi g. 5 ist ein Tiegel 34 gezeigt, dessen Innenraum 35 mit einer Schmelze 36 aus positiv dotiertem Silizium gefüllt ist. In diese Schmelze ist ein Grundkörper 37 in der Form eines länglichen Stabes gesetzt worden, dessen Zusammensetzung den zuvor beschriebenen Grundkörper entspricht. Dieser Grundkörper 37 wird mit seinem Ende 38 so lange in die Schmelze 36 getaucht, bis das Silizium die Höhe 39 erreicht hat. Auf diese Weise ist der Bereich 40 mit einem positiv dotierten SiC-Halbleiter versehen. Alsdann wird der Grundkörper 37 in einen Tiegel 41 (Fig.6) gebracht, dessen Innenraum 42 mit einer Schmelze 43 aus negativ dotiertem Silizium versehen ist. In diese Schmelze 43 wird das Ende 44 des Grundkörpers 37 getaucht und
ίο abgewartet, bis das Silizium die Höhe 39 erreicht hat. Dann ist der zweite Bereich 45 mit einem negativ dotierten SiC-Halbleiter gefüllt.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen kann so vorgegangen werden, daß die durch Kapillarwirkung aufsteigende Si-Menge größer ist als sie für die Reaktionssinterung mit dem C benötigt wird. Daher verbleibt nach der Reaktionssinterung freies Si im Thermoelement. Dieses freie Si wird im Bereich 46 zwischen den Enden 38 und 44 (Fig.6) durch Ätzen
entfernt. Das Ätzen kann beispielsweise mit einer Mischung aus Salpetersäure und Flußsäure geschehen. An den im Betrieb kälter bleibenden Enden 38 und 44 kann dann auf verhältnismäßig einfache Weise ein Anschlußkontakt angebracht werden, beispielsweise indem ein Metall aufgetragen wird, das mit dem freien Si eine eutektische Legierung bildet, die im wesentlichen ohmisch leitend ist. Hierfür kommen beispielsweise Aluminium, Silber, Gold oder Antimon in Frage.
In allen Ausführungsbeispielen kann man auch den Grundkörper 7,20,29 oder 37 aus durch ein Bindemittel zusammengehaltenen Graphit-Körnern 8 herstellen. Wenn in einem solchen Grundkörper dotiertes flüssiges Silizium hochsteigt, ergibt sich durch Reaktionssinterung zwischen den Graphit-Körnern des Grundkörpers und dem Silizium 0-SiC mit p- oder η-Dotierung, so daß die Schenkelmaterialien im wesentlichen durch den Grundkörper gebildet werden.
Zur Erzielung anderer dotierter Halbleiter kann statt des Silizium auch ein anderes Material in der Schmelze verwendet werden, z. B. Titan, wobei die Zusammensetzung des Grundkörpers entsprechend gewählt werden muß. In ähnlicher Weise kann ein Grundkörper aus porösem Glas verwendet und in Schmelzen aus flüssigem Metall getaucht werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements mit zwei einstückig miteinander verbundenen Schenkeln aus thermoelektrisch unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus p-leitendem und η-leitendem Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Grundkörper mit untereinander verbundenen Poren hergestellt und in die Poren schmelzflüssiges Material eingeführt wird, mit dem in einen ersten Bereich des Grundkörpers wenigstens eine Komponente des Materials des ersten Schenkels und in einen daran angrenzenden zweiten Bereich wenigstens eine Komponente des Materials des zweiten Schenkels zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Material durch kapillares Aufsaugen aus einer Schmelze den Poren des Grandkörpers zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper nur mit seinem Ende in die Schmelze getaucht und darin so lange belassen wird, bis die Schmelze in die Poren des ersten bzw. zweiten Bereichs gedrungen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als schmelzflüssiges Material jeweils das geschmolzene Material des ersten bzw. zweiten Schenkels verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren teilweise mit mindestens einer ersten Komponente des Schenkelmaterials gefüllt werden, das schmelzflüssige Material mindestens eine zweite Komponente dieses Schenkelmaterials enthält und diese Komponenten in den Poren zur Bildung des Schenkelmaterials zur Reaktion gebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper mindestens eine erste Komponente des Schenkelmaterials enthält, das schmelzflüssige Material mindestens eine zweite Komponente dieses Schenkelmaterials enthält und diese Komponenten im Grundkörper zur Reaktion gebracht werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines p-leitenden Halbleitermaterials und eines n-leitenden Halbleitermaterials als Schenkelmaterialien ein p-Dotierungsmittel und ein n-Dotierungsmittel mit dem schmelzflüssigen Material in die Poren transportiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper mit einer Dotierungsmittel enthaltenden Schmelze in Berührung gebracht wird (F i g. 1,5 und 6).
9. Verfahren nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper zunächst mit Dotierungsmitteln versetzt und dann mit der Schmelze in Berührung gebracht wird (F i g. 3 und 4).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungsmittel bei der Herstellung des Grundkörpers in diesen eingebracht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein p- Dotierungsmittel an einem Ende und ein n-Dotierungsmittel am anderen Ende in dem Grundkörper angeordnet wird und daß
dann beide Enden mit der Schmelze in Berührung gebracht werden (F i g. 3).
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Dotierungsmittel in der Mitte und das andere Dotierungsmittel an einem Ende des Grundkörpers angebracht wird und daß dann lediglich dieses Ende mit der Schmelze in Berührung gebracht wird (F i g. 4).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung beider Schenkelmaterialien dieselbe Schmelze verwendet wird (F i g. 3 und 4).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus durch ein Bindemittel zusammengehaltenem «- oder 0-SiC hergestellt wird, dessen Poren teilweise mit Kohlenstoff gefüllt sind, daß eine Schmelze aus Si verwendet wird und daß unter Zusatz von Dotierungsmitteln durch Reaktionssinterung die beiden Schenkelmaterialien in den Poren erzeugt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus durch ein Bindemittel zusammengehaltenen Kohlenstoff-Körnern hergestellt wird, daß eine Schmelze aus Si verwendet wird und daß unter Zusatz von Dotierungsmitteln durch Reaktionssinterung die beiden Schenkelmaterialien im Grundkörper erzeugt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß so viel geschmolzenes Si zugeführt wird, daß nach dem Reaktionssintern freies Si im Grundkörper verbleibt und daß in einem Bereich zwischen den Enden des Grundkörpers das Si weggeätzt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein U-förmiger Grundkörper hergestellt und mit beiden Enden gleichzeitig in die Schmelze getaucht wird (F i g. 1 und 3).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Grundkörper in Stabform hergestellt wird.
19. Anwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellten Thermoelements als Konstruktionsbauteil für temperaturbelastete Konstruktionen.
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Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2519338A DE2519338C3 (de) 1975-04-30 1975-04-30 Verfahren zur Herstellung eines Thermoelements und dessen Anwendung
CH427276A CH607334A5 (de) 1975-04-30 1976-04-06
US05/676,737 US4032371A (en) 1975-04-30 1976-04-14 Method of making a thermo-element
SE7604538A SE408837B (sv) 1975-04-30 1976-04-20 Sett att framstella ett termoelement
NL7604430A NL7604430A (nl) 1975-04-30 1976-04-26 Werkwijze voor het vervaardigen van een thermo- -element, een volgens die werkwijze vervaardigd thermo-element en de toepassing daarvan.
DK191476A DK143779C (da) 1975-04-30 1976-04-29 Fremgangsmaade til fremstilling af et termoelement
CA251,433A CA1063252A (en) 1975-04-30 1976-04-29 Method of making a thermo-element, a thermo-element made thereby and the use thereof
FR7612960A FR2309985A1 (fr) 1975-04-30 1976-04-30 Procede pour la fabrication d'un element thermoelectrique, element fabrique par ce procede et application de cet element
GB17712/76A GB1548748A (en) 1975-04-30 1976-04-30 Thermocouple and to a method of making a thermocouple
JP51049792A JPS5915192B2 (ja) 1975-04-30 1976-04-30 熱電素子およびその製法

Applications Claiming Priority (1)

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DE2519338A1 DE2519338A1 (de) 1976-11-04
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4174234A (en) * 1978-04-12 1979-11-13 Semix, Incorporated Silicon-impregnated foraminous sheet
US4169739A (en) * 1978-04-12 1979-10-02 Semix, Incorporated Method of making silicon-impregnated foraminous sheet by partial immersion and capillary action
US4171991A (en) * 1978-04-12 1979-10-23 Semix, Incorporated Method of forming silicon impregnated foraminous sheet by immersion
US4349407A (en) * 1979-05-09 1982-09-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of forming single crystals of beta silicon carbide using liquid lithium as a solvent
JPS6151592U (de) * 1984-09-05 1986-04-07
EP0907211A1 (de) * 1997-10-01 1999-04-07 Imra Europe S.A. Ein Peltiereffektmodul und Herstellungsverfahren dafür
DE10030354A1 (de) * 2000-06-21 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Thermoelektrisches Bauelement
US6887421B2 (en) * 2002-01-14 2005-05-03 Redunndant Materials, Inc. Method for making a silicon carbide resistor with silicon/silicon carbide contacts by induction heating
DE102006055120B4 (de) * 2006-11-21 2015-10-01 Evonik Degussa Gmbh Thermoelektrische Elemente, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
JP4468967B2 (ja) * 2007-04-24 2010-05-26 カルソニックカンセイ株式会社 照明装置
PL3196951T3 (pl) 2016-01-21 2019-07-31 Evonik Degussa Gmbh Racjonalny sposób wytwarzania elementów termoelektrycznych za pomocą metalurgii proszkowej

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2431326A (en) * 1942-10-29 1947-11-25 Carborundum Co Silicon carbide articles and method of making same
US2938807A (en) * 1957-08-13 1960-05-31 James C Andersen Method of making refractory bodies
US3171871A (en) * 1960-07-19 1965-03-02 Norton Co Method of making electrical heater bars
GB1052587A (de) * 1964-06-30
CH504764A (de) * 1968-12-10 1971-03-15 Hugo Dipl Phys Wyss Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitenden Widerstandskörpers

Also Published As

Publication number Publication date
DK143779B (da) 1981-10-05
DK191476A (da) 1976-10-31
DE2519338A1 (de) 1976-11-04
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SE7604538L (sv) 1976-10-31
US4032371A (en) 1977-06-28
FR2309985B1 (de) 1982-04-23

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