CH367864A - Thermosäule, insbesondere elektrothermisches Kühlelement und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

      Thermosäule,    insbesondere elektrothermisches Kühlelement und Verfahren  <B>zu</B> ihrer Herstellung    Bei den bisher gebräuchlichen     Thermosäulen,    ins  besondere elektrothermischen Kühlelementen, sind  im allgemeinen die     thermoelektrischen    Schenkel zu  sammengelötet.

   Da der elektrische     übergangswider-          stand    an diesen Lötstellen von erheblichem     Einfluss     auf den Wirkungsgrad des einzelnen     Thermoelemen-          tes    und somit auch der     Thermosäule    ist, sind ver  schiedene Verfahren für die Herstellung von     Thermo-          elementen    und     Thermosäulen    bekanntgeworden, die  eine Herabsetzung des     übergangswiderstandes    zum  Ziele haben. Diese Verfahren sind fertigungstechnisch  verhältnismässig umständlich und daher kostspielig.

    Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn zwischen  die     thermoelektrischen    Schenkel, wie es vorgeschla  gen worden ist,     Wärmeleitfahnen    eingelötet werden  sollen. Andere Vorschläge, z. B. die Verbindung der       thermoelektrischen    Schenkel auf elektrolytischem  Wege oder durch     Pressdruck,    haben sich nicht be  währt.  



  Gegenstand der Erfindung ist eine     Thermosäule,     bei der kein     Lötprozess    erforderlich ist und die daher  wesentlich einfacher und billiger in der Herstellung  ist als die bisher bekannten Ausführungen. Sie eignet  sich insbesondere zur Verwendung als elektrother  misches Kühlelement.

   Bei der     Thermosäule    gemäss  der Erfindung sind die     thermoelektrischen    Schenkel  auf einen elektrisch nichtleitenden und     themlisch          schlechtleitenden    Träger aufgebracht; auf die Grenz  bereiche der beiden Schenkel ist jeweils eine ther  misch gutleitende Schicht aufgebracht, die in ther  mischem Kontakt mit abwechselnd auf der linken  und rechten Hälfte der beschichteten Seite des Trä  gers aufgebrachten     Wärmeleitfahnen    steht.  



  Der beispielsweise Aufbau einer     Thermosäule    ge  <I>mäss</I> der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch  dargestellt.     Fig.   <B>1</B> stellt eine Draufsicht, die     Fig.    2 und    <B>3</B> einen     Längs-    und Querschnitt gemäss den Linien  <B>11-11</B>     bzw.        III-111    der     Fig.   <B>1</B> dar. Die     thermoelektri-          schen    Schenkel sind jeweils mit<B>A</B> und B, die     Wärme-          leitfahnen    mit<B>C,</B> der Träger mit T und der Hals der       Wärmeleitfahnen    mit<B>E</B> bezeichnet.

   Die Grenzbe  reiche zwischen den Schenkeln<B>A</B> und B sind ge  strichelt angedeutet. Die zu jedem zweiten Grenz  bereich gehörigen     Wärmeleitfahnen   <B>C</B> sind jeweils auf  der gleichen Seite der Schenkel angeordnet.  



  Die     Thermosäule    gemäss der Erfindung kann so  hergestellt werden,     dass    die     thermoelektrischen    Schen  kel im Hochvakuum unter Zuhilfenahme von Blen  den nacheinander auf den Träger T aufgedampft wer  den. Anschliessend wird auf die Grenzbereiche der  beiden Schenkel<B>A</B> und B<B>je</B> ein Streifen<B>E</B> mit an  schliessender     Wärmeleitfahne   <B>C</B> aus einem thermisch  gutleitenden Stoff, z. B. aus Kupfer oder Aluminium,  aufgedampft. Als Träger eignen sich z. B. Gläser  oder Keramiken oder andere thermisch und elek  trisch schlecht leitende Stoffe, soweit sie gegenüber  den in Frage kommenden     Aufdampftemperaturen    be  ständig sind.

   Besonders vorteilhaft ist das Verfahren,  wenn man als     thermoelekrische    Schenkel den glei  chen Grundstoff verwendet und diese sich nur durch  ihre Dotierung unterscheiden. Verwendet man z. B.  als Grundstoff     Wismut-Tellurid,    so wird zunächst auf  der ganzen Länge eine     Wismut-TeRurid-#Schicht    durch  Aufdampfen von Wismut und     Tellur    aus zwei ge  trennten Schiffchen hergestellt.

   In einem weiteren       Bedampfungsvorgang   <B>-</B> es     vArd    hierzu auf die Zeich  nung verwiesen<B>-</B> werden die Abschnitte<B>A</B> mit Zinn  und anschliessend die Abschnitte B mit     Silber-Jodid          bedampft    und gegebenenfalls anschliessend einem       Tempervorgang    unterzogen. Dadurch werden die<B>Ab-</B>  schnitte<B>A</B>     p-leitend    und die Abschnitte B     n-leitend.     Während der einzelnen     Bedampfungsabschnitte    wer-      den die nicht zu bedampfenden Flächen<B>(A</B>     bzw.    B)  mit Hilfe von Blenden abgedeckt.

   Schliesslich werden  auf die jeweiligen Grenzbereiche, der n- und     p-Wis-          mut-Tellurid    Abschnitte, Streifen<B>E</B> mit anschliessen  den     Wärmeleitfahnen   <B>C</B> aus Kupfer aufgedampft.  



  Das Herstellungsverfahren der     Ihermosäule    ge  mäss der Erfindung ermöglicht es auch, in einfacher  Weise Mischkristalle als     thermoelektrische    Schenkel  zu bilden. Hierzu können im vorgenannten Beispiel  des     Wismut-Tellurids    vor der Dotierung die<B>Ab-</B>  schnitte B mit Selen und die Abschnitte<B>A</B> mit Anti  mon mit Hilfe von Blenden nacheinander bedampft  werden. Hierbei entstehen Mischkristalle aus     Wismut-          Tellurid/Wismut-Selenid    und     Wismut-Tellund/Anti-          mon-Tellurid.    Der Mischungsparameter kann in ver  hältnismässig weiten Grenzen vorgegeben werden.  



  Neben den oben schon erwähnten Vorteilen der       Thermosäule    und deren Herstellungsverfahren gemäss  der Erfindung ist noch zu erwähnen,     dass    die Ele  mente der beschriebenen Säule verhältnismässig kleine  Querschnitte besitzen und daher bei der Verwendung  als     Peltierelemente    entsprechend hohe Betriebsspan  nungen ermöglichen.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Thermosäule, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Schenkel auf einen elektrisch nichtleitenden und thermisch schlechtleitenden Trä ger aufgebracht sind und dass auf die Grenzbereiche der beiden Schenkel jeweils eine thermisch gutleitende Schicht aufgebracht ist, die in thermischem Kontakt mit abwechselnd auf der linken und rechten Hälfte der beschichteten Seite des Trägers aufgebrachten Wärmeleitfahnen steht. Il.

   Verfahren zur Herstellung einer Thermosäule nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Schenkel im Hochvakuum unter Zuhilfenahme von Blenden nacheinander auf den Träger aufgedampft werden und dass an schliessend auf die Grenzbereiche der beiden Kom ponenten<B>je</B> ein Streifen mit anschliessender Wärme- leitfahne aus einem thermisch gutleitenden Stoff auf gedampft wird. <B>111.</B> Verwendung der Thermosäule nach Patent anspruch<B>1</B> als elektrothermisches Kühlelement.

   <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgedampften thermoelek- trischen Schenkel durch Aufdampfen einer weiteren Schicht in Mischkristalle überführt werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Schenkel nachträglich durch Aufdampfen von störstellenbil- denden Stoffen dotiert werden.

   <B>3.</B> Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Thermosäule nach dem Auf dampfen der störstellenbildenden Stoffe getempert wird.