JPH05283755A - 熱電池 - Google Patents
熱電池Info
- Publication number
- JPH05283755A JPH05283755A JP4108574A JP10857492A JPH05283755A JP H05283755 A JPH05283755 A JP H05283755A JP 4108574 A JP4108574 A JP 4108574A JP 10857492 A JP10857492 A JP 10857492A JP H05283755 A JPH05283755 A JP H05283755A
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- Japan
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- semiconductors
- semiconductor
- connecting plate
- type semiconductor
- silicon carbide
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 それぞれ珪素を主成分とするＰ型半導体１と
Ｎ型半導体２との加熱側端部を炭化珪素からなる接続板
３を介して接続する。 【効果】 炭化珪素からなる接続板３は、Ｐ型半導体１
のドナーおよびＮ型半導体２のアクセプタが拡散するの
を防止する。また、接続板３が炭化珪素からなり、各半
導体１，２が珪素を主成分としているので、接続板３と
各半導体１，２との熱膨張率はほぼ等しい。したがっ
て、各半導体１，２の接続板３側の端部を高温に加熱し
ても、各半導体１，２が割れることがない。
Ｎ型半導体２との加熱側端部を炭化珪素からなる接続板
３を介して接続する。 【効果】 炭化珪素からなる接続板３は、Ｐ型半導体１
のドナーおよびＮ型半導体２のアクセプタが拡散するの
を防止する。また、接続板３が炭化珪素からなり、各半
導体１，２が珪素を主成分としているので、接続板３と
各半導体１，２との熱膨張率はほぼ等しい。したがっ
て、各半導体１，２の接続板３側の端部を高温に加熱し
ても、各半導体１，２が割れることがない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｐ型半導体とＮ型半
導体とを接続して構成された熱電池に関するものであ
る。
導体とを接続して構成された熱電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、熱電池は、Ｐ型半導体とＮ型半
導体との各一端部どうしを接続体を介して接続すること
によって構成されており、各半導体の他端部には負荷が
接続される。そして、通常は各半導体の互いに接続され
た端部を加熱して各半導体に起電力を生じさせ、これに
よって負荷に電流を流すようになっている。
導体との各一端部どうしを接続体を介して接続すること
によって構成されており、各半導体の他端部には負荷が
接続される。そして、通常は各半導体の互いに接続され
た端部を加熱して各半導体に起電力を生じさせ、これに
よって負荷に電流を流すようになっている。
【０００３】ところで、熱電池を構成するＰ型半導体お
よびＮ型半導体としては、最近、耐熱性に富み、しかも
熱起電力が大きい等の利点から珪素を主成分とする半導
体、例えば多孔質炭化珪素からなる半導体が用いられて
いる。また、接続体としては、耐熱性に富み、かつＰ型
半導体のドナーおよびＮ型半導体のアクセプタが拡散す
るのを防止するという観点から、通常は金属板が用いら
れている（１９８９年 ダイヤモンド社発行 「ニュー
セラミックス」 Ｖｏｌ１.２ ５６頁〜６２頁参
照）。
よびＮ型半導体としては、最近、耐熱性に富み、しかも
熱起電力が大きい等の利点から珪素を主成分とする半導
体、例えば多孔質炭化珪素からなる半導体が用いられて
いる。また、接続体としては、耐熱性に富み、かつＰ型
半導体のドナーおよびＮ型半導体のアクセプタが拡散す
るのを防止するという観点から、通常は金属板が用いら
れている（１９８９年 ダイヤモンド社発行 「ニュー
セラミックス」 Ｖｏｌ１.２ ５６頁〜６２頁参
照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、珪素を
主成分とする半導体によって構成した熱電池において、
接続体として金属板を用いた場合には、半導体と金属板
との熱膨張率が異なるため、半導体と金属板との接合部
を高温（摂氏数百度以上）に加熱すると半導体が金属板
との接合箇所から割れるおそれがあった。
主成分とする半導体によって構成した熱電池において、
接続体として金属板を用いた場合には、半導体と金属板
との熱膨張率が異なるため、半導体と金属板との接合部
を高温（摂氏数百度以上）に加熱すると半導体が金属板
との接合箇所から割れるおそれがあった。
【０００５】なお、半導体どうしを直接接続すれば割れ
が発生することはないが、ドナーおよびアクセプタの拡
散を防止することができず、起電力が経時的に劣化して
しまうという問題がある。
が発生することはないが、ドナーおよびアクセプタの拡
散を防止することができず、起電力が経時的に劣化して
しまうという問題がある。
【０００６】この発明は、上記問題を解消するためにな
されたもので、ドナーおよびアクセプタの拡散を防止す
ることができるのは勿論のこと、珪素を主成分とする半
導体がその加熱時に接続体との接合箇所から割れるのを
防止することができる熱電池を提供することを目的とす
る。
されたもので、ドナーおよびアクセプタの拡散を防止す
ることができるのは勿論のこと、珪素を主成分とする半
導体がその加熱時に接続体との接合箇所から割れるのを
防止することができる熱電池を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、珪素を主成分とするＰ型半導体およ
びＮ型半導体の加熱側端部どうしを接続体を介して接続
してなる熱電池において、前記接続体として炭化珪素を
主成分とする接続体を用いたことを特徴とするものであ
る。
を達成するために、珪素を主成分とするＰ型半導体およ
びＮ型半導体の加熱側端部どうしを接続体を介して接続
してなる熱電池において、前記接続体として炭化珪素を
主成分とする接続体を用いたことを特徴とするものであ
る。
【０００８】
【作用】炭化珪素を主成分とする接続体が、各半導体の
ドナーまたはアクセプタの拡散を防止する。また、炭化
珪素を主成分とする接続体と珪素を主成分とする各半導
体とは熱膨張率がほぼ同一であるから、各半導体は高温
に加熱されても接続体との接合箇所から割れることがな
い。なお、炭化珪素は、常温では電気の不良導体である
が、加熱すると良導体になるので、接続体が電流の流れ
を阻害することはない。
ドナーまたはアクセプタの拡散を防止する。また、炭化
珪素を主成分とする接続体と珪素を主成分とする各半導
体とは熱膨張率がほぼ同一であるから、各半導体は高温
に加熱されても接続体との接合箇所から割れることがな
い。なお、炭化珪素は、常温では電気の不良導体である
が、加熱すると良導体になるので、接続体が電流の流れ
を阻害することはない。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図１〜図
３を参照して説明する。図１はこの発明に係る熱電池の
一実施例を示すものであり、この実施例の熱電池Ａにお
いては、Ｐ型半導体１とＮ型半導体２とがそれぞれ１個
宛用いられている。そして、各半導体１，２の各一端部
に接続板（接続体）３が接合され、これによって各半導
体１，２が互いに接続されている。
３を参照して説明する。図１はこの発明に係る熱電池の
一実施例を示すものであり、この実施例の熱電池Ａにお
いては、Ｐ型半導体１とＮ型半導体２とがそれぞれ１個
宛用いられている。そして、各半導体１，２の各一端部
に接続板（接続体）３が接合され、これによって各半導
体１，２が互いに接続されている。
【００１０】各半導体１，２は、珪素を主成分とするも
のである。珪素を主成分とするとは、珪素単体から構成
されるものであってもよく、あるいは炭化珪素のように
珪素と他の材料とからなる複合材料であってもよい。こ
の実施例では、より大きな起電力を得るために、炭化珪
素からなる多孔質セラミックに珪素を含浸させて各半導
体１，２を形成している。
のである。珪素を主成分とするとは、珪素単体から構成
されるものであってもよく、あるいは炭化珪素のように
珪素と他の材料とからなる複合材料であってもよい。こ
の実施例では、より大きな起電力を得るために、炭化珪
素からなる多孔質セラミックに珪素を含浸させて各半導
体１，２を形成している。
【００１１】このように多孔質セラミックに珪素を含浸
させる場合には、珪素の多孔質セラミックに対する重量
比を１０％から５０％にするのが望ましい。珪素の含浸
量が１０％より少なくなると起電力が急激に低下し、逆
に含浸量が５０％を越えるとそれに対応して多孔質セラ
ミックの空孔率が大きくなって半導体１，２の強度が低
下するからである。
させる場合には、珪素の多孔質セラミックに対する重量
比を１０％から５０％にするのが望ましい。珪素の含浸
量が１０％より少なくなると起電力が急激に低下し、逆
に含浸量が５０％を越えるとそれに対応して多孔質セラ
ミックの空孔率が大きくなって半導体１，２の強度が低
下するからである。
【００１２】なお、半導体１には、Ｐ型にするためにア
ルミニウム（Ａｌ）、ボロン（Ｂ）等の３価の元素が微
量添加され、半導体２にはＮ型とするために窒素
（Ｎ）、リン（Ｐ）等の５価の元素が微量添加されてい
るのは勿論である。
ルミニウム（Ａｌ）、ボロン（Ｂ）等の３価の元素が微
量添加され、半導体２にはＮ型とするために窒素
（Ｎ）、リン（Ｐ）等の５価の元素が微量添加されてい
るのは勿論である。
【００１３】また、接続板３は、炭化珪素から構成され
ている。この場合、接続板３は、多孔質構造にしてもよ
く、内部に空孔が形成されることなく中実構造としても
よい。接続板３と各半導体１，２とについては、例えば
接続板３と各半導体１，２との間に珪素の粉末を介在さ
せ、この珪素の粉末が溶融するまで加熱した後、冷却す
ることによって接合することができる。
ている。この場合、接続板３は、多孔質構造にしてもよ
く、内部に空孔が形成されることなく中実構造としても
よい。接続板３と各半導体１，２とについては、例えば
接続板３と各半導体１，２との間に珪素の粉末を介在さ
せ、この珪素の粉末が溶融するまで加熱した後、冷却す
ることによって接合することができる。
【００１４】上記構成の熱電池Ａにおいては、各半導体
１，２の接続板３側の一端部をそれぞれ加熱し、各半導
体１，２の一端部と他端部との間に温度差を生じさせる
と、各半導体１，２に起電力が発生する。したがって、
各半導体１，２の他端部に負荷４を接続すると、負荷４
に電流が流れる。なお、接続板３は、炭化珪素から構成
されているので、常温では電気の不良導体であるが、高
温に加熱された状態では電気の良導体になる、したがっ
て、電流の流れを阻害することはない。
１，２の接続板３側の一端部をそれぞれ加熱し、各半導
体１，２の一端部と他端部との間に温度差を生じさせる
と、各半導体１，２に起電力が発生する。したがって、
各半導体１，２の他端部に負荷４を接続すると、負荷４
に電流が流れる。なお、接続板３は、炭化珪素から構成
されているので、常温では電気の不良導体であるが、高
温に加熱された状態では電気の良導体になる、したがっ
て、電流の流れを阻害することはない。
【００１５】また、接続板３が炭化珪素から構成されて
いるので、接続板３の熱膨張率と各半導体１，２の熱膨
張率とは互いにほぼ等しい。したがって、それら半導体
１，２および接続板３を高温に加熱した場合には、半導
体１，２と接続板３とがほぼ同一量だけ熱膨張する。よ
って、各半導体１，２が接続体３との接合箇所から割れ
るのを防止することができる。
いるので、接続板３の熱膨張率と各半導体１，２の熱膨
張率とは互いにほぼ等しい。したがって、それら半導体
１，２および接続板３を高温に加熱した場合には、半導
体１，２と接続板３とがほぼ同一量だけ熱膨張する。よ
って、各半導体１，２が接続体３との接合箇所から割れ
るのを防止することができる。
【００１６】さらに、炭化珪素からなる接続板３は、Ｐ
型半導体１のドナーおよびＮ型半導体２アクセプタのバ
リアーとなり、ドナーおよびアクセプタが拡散するのを
防止する。したがって、各半導体１，２はその起電力が
経時的に低下することがなく、当初の起電力を長期間に
わたって保持する。図３は、Ｐ型半導体とＮ型半導体と
を、接続板を介して接続した場合（実線）と、直接接続
した場合（破線）との各起電力の時間的変化を示すもの
であり、直接接続した場合には時間の経過とともに、特
に一定時間経過後には急激に起電力が低下しているのに
対し、接続板を介在させた場合には、ほぼ一定の起電力
を保持している。
型半導体１のドナーおよびＮ型半導体２アクセプタのバ
リアーとなり、ドナーおよびアクセプタが拡散するのを
防止する。したがって、各半導体１，２はその起電力が
経時的に低下することがなく、当初の起電力を長期間に
わたって保持する。図３は、Ｐ型半導体とＮ型半導体と
を、接続板を介して接続した場合（実線）と、直接接続
した場合（破線）との各起電力の時間的変化を示すもの
であり、直接接続した場合には時間の経過とともに、特
に一定時間経過後には急激に起電力が低下しているのに
対し、接続板を介在させた場合には、ほぼ一定の起電力
を保持している。
【００１７】なお、この発明は、上記の実施例に限定さ
れることなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜
変更可能である。例えば、図２に示す熱電池Ｂは、各半
導体１，２の一端部をそれぞれ直角に屈曲させるととも
に、その端部どうしを対向させ、対向させた端部どうし
を炭化珪素からなる接続層（接続体）５を介して接続し
たものである。
れることなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜
変更可能である。例えば、図２に示す熱電池Ｂは、各半
導体１，２の一端部をそれぞれ直角に屈曲させるととも
に、その端部どうしを対向させ、対向させた端部どうし
を炭化珪素からなる接続層（接続体）５を介して接続し
たものである。
【００１８】また、上記の実施例においては、Ｐ型半導
体１とＮ型半導体２とをそれぞれ１個ずつ接続している
が、各半導体１，２を複数個ずつ接続してもよい。さら
に、複数の熱電池Ａを直列または並列に接続してもよ
い。
体１とＮ型半導体２とをそれぞれ１個ずつ接続している
が、各半導体１，２を複数個ずつ接続してもよい。さら
に、複数の熱電池Ａを直列または並列に接続してもよ
い。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の熱電池
によれば、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接続する接続体
として炭化珪素を主成分とする接続体を用いているか
ら、ドナーおよびアクセプタの拡散を防止することがで
きるのは勿論のこと、珪素を主成分とする半導体がその
加熱時に接続体との接合箇所から割れるのを防止するこ
とができる等の効果が得られる。
によれば、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接続する接続体
として炭化珪素を主成分とする接続体を用いているか
ら、ドナーおよびアクセプタの拡散を防止することがで
きるのは勿論のこと、珪素を主成分とする半導体がその
加熱時に接続体との接合箇所から割れるのを防止するこ
とができる等の効果が得られる。
【図１】この発明の一実施例を示す正面図である。
【図２】この発明の他の実施例を示す正面図である。
【図３】Ｐ型半導体とＮ型半導体とを、炭化珪素からな
る接続体を介して接続した場合と、直接接続した場合と
のそれぞれの起電力の時間的変化を示すものであり、前
者を実線で、後者を破線で示している。
る接続体を介して接続した場合と、直接接続した場合と
のそれぞれの起電力の時間的変化を示すものであり、前
者を実線で、後者を破線で示している。
Ａ 熱電池 Ｂ 熱電池 １ Ｐ型半導体 ２ Ｎ型半導体 ３ 接続板（接続体） ５ 接続層（接続体）
Claims (2)
- 【請求項１】 珪素を主成分とするＰ型半導体およびＮ
型半導体の加熱側端部どうしを接続体を介して接続して
なる熱電池において、前記接続体として炭化珪素を主成
分とする接続体を用いたことを特徴とする熱電池。 - 【請求項２】 前記Ｐ型半導体およびＮ型半導体が多孔
質炭化珪素に珪素を含浸させてなることを特徴とする熱
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4108574A JPH05283755A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 熱電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4108574A JPH05283755A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 熱電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283755A true JPH05283755A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=14488271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4108574A Pending JPH05283755A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 熱電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05283755A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2019039320A1 (ja) * | 2017-08-22 | 2020-12-24 | 株式会社白山 | 熱電材料及び熱電モジュール |
-
1992
- 1992-04-01 JP JP4108574A patent/JPH05283755A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2019039320A1 (ja) * | 2017-08-22 | 2020-12-24 | 株式会社白山 | 熱電材料及び熱電モジュール |
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