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DE1278111B - Als Schenkel fuer Thermoelemente geeignetes Halbleitermaterial aus p-leitendem Bleitellurid - Google Patents

Als Schenkel fuer Thermoelemente geeignetes Halbleitermaterial aus p-leitendem Bleitellurid

Info

Publication number
DE1278111B
DE1278111B DEM29059A DEM0029059A DE1278111B DE 1278111 B DE1278111 B DE 1278111B DE M29059 A DEM29059 A DE M29059A DE M0029059 A DEM0029059 A DE M0029059A DE 1278111 B DE1278111 B DE 1278111B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor material
lead telluride
thermocouples
limb
conductive lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEM29059A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Washburn Fritts
Elm Grove Wis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minnesota Mining and Manufacturing Co filed Critical Minnesota Mining and Manufacturing Co
Publication of DE1278111B publication Critical patent/DE1278111B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C11/00—Alloys based on lead
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/021—Control thereof
    • F25B2321/0212—Control thereof of electric power, current or voltage

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C22c
Deutsche Kl.: 40 b-11/00
Nummer: 1278111
Aktenzeichen: P 12 78 111.2-24 (M 29059) Anmeldetag: 14. Dezember 1955 Auslegetag: 19. September 1968
Die Erfindung betrifft p-leitendes dotiertes Bleitellurid als Halbleitermaterial für die Herstellung von Schenkeln von Thermoelementen für Wärmepumpen u. dgl.
Es sind bereits Wärmepumpen aus thermoelek-Irischem Halbleitermaterial auf der Basis von dotierten Bleisulfiden bekannt; jedoch zeigte sich, daß diese Halbleitermaterialien eine für großtechnische Anwendung unzureichende Effektivität besitzen. Darüber hinaus ist für thermoelektrische Kühlung unter Ausnutzung des Peltiereffekts eine Vorrichtung bekanntgeworden, in welcher als thermoelektrisches Halbleitermaterial eine Cadmium-Antimon-Legierung mit einem Antimongehalt von 48 bis 54% angewandt wurde. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit konnte diese Legierung bis zu 2% Übergangsmetalle enthalten.
Die Erfindung bringt nun ein hochleistungsfähiges Halbleitermaterial für p-leitende Schenkel in Thermoelementen, die zur Herstellung von Wärmepumpen verwendet werden sollen. Die erfindungsgemäßen Halbleitermaterialien auf der Basis von Bleitellurid haben einen Tellurüberschuß über das stöchiometrische Verhältnis und sind bis zu gewissen maximalen Anteilen mit Natrium, Kalium oder Thallium p-leitend dotiert.
Die Erfindung betrifft somit p-leitendes Bleitellurid für Thermoelementschenkel, bestehend aus 59 bis 61,8% Blei, Rest 41 bis 38,2% Tellur und bis 0,001% Verunreinigungen, dem als Akzeptor 0,007 bis 0,14% Natrium, 0,012 bis 0,23% Kalium oder 0,18 bis 0,6% Thallium zulegiert sind, wobei der Gehalt an dem Akzeptor in Gewichtsprozent des Bleitellurids ausgedrückt ist.
Es zeigte sich, daß das so dotierte Bleitellurid infolge hoher Thermokraft und geringer Wärmeleitfähigkeit ein sehr geeignetes Halbleitermaterial mit hohem Nutzeffekt in Wärmepumpen darstellt. Der Peltierkoeffizient für dotiertes Material bei 300° K beträgt bei maximal zulässigem Gehalt an Natrium 20 mV, an Kalium 27 mV bzw. an Thallium 0,41 mV. Der spezifische Widerstand dieser Produkte A. B und C mit maximalen Akzeptormengen nach der Erfindung beträgt 0,33, 0,37 bzw. 1,3 mü · cm. Diese Werte zusammen mit je einem Beispiel der erfindungsgemäßen Halbleitermaterialien für jedes Akzeptorelement gehen aus folgender Tabelle und dem Diagramm hervor, in welchem der spezifische Widerstand ο in mü · cm gegen den Peltierkoeffizient (oder die Thermokraft) π in mV aufgetragen worden ist. Darüber hinaus enthält die Tabelle auch noch Angaben über die Effektivität oder den Wirkungsgrad Als Schenkel für Thermoelemente geeignetes Halbleitermaterial aus p-leitendem Bleitellurid
Anmelder:
Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minn. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte,
8000 München 90, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt: Robert Washburn Fritts, Elm Grove, Wis., Sebastian Karrer, Md.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 15. Dezember 1954 (475 544),
vom 1. Juni 1955 (512436)
der Beispiele für die drei erfindungsgemäßen Akzeptorelemente.
Peltier Wärme Elektrischer Leistung
koeffizient leitwert Widerstand
TX K ti 2K
°C
mV W/cm-''C rail · cm 48,3
D 62,5 0,030 1,35 41,3
E 62 0,030 1,55 21,8
F 42 0,030 1,35
D = 61,7% Pb + 38,3% Te + 0,007% Na. E = 61,7% Pb + 38,3% Te + 0,012% K. F = 61,7% Pb + 38,3% Te + 0,18 % Tl.
809 617/452

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Als Schenkel für Thermoelemente geeignetes Halbleitermaterial aus p-leitendem Bleitellurid, bestehend aus 59 bis 61,8% Blei, Rest 41 bis 38,2% Tellur und bis 0,001% Verunreinigungen, dem als Akzeptor 0,007 bis 0,14% Natrium, 0,012 bis 0,23% Kalium oder 0,18 bis 0,6U/0 Thallium zulegiert sind, wobei der Gehalt an dem Akzeptor in Gewichtsprozent des Bleitellurids ausgedrückt ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 822 397, 823 299, 170,. 829 171, 872 210, 906 813.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    KM 617/452 9.6JO Bundesdruckerei Berlin
DEM29059A 1954-12-15 1955-12-14 Als Schenkel fuer Thermoelemente geeignetes Halbleitermaterial aus p-leitendem Bleitellurid Pending DE1278111B (de)

Applications Claiming Priority (2)

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US47554454A 1954-12-15 1954-12-15
US512436A US2896005A (en) 1954-12-15 1955-06-01 Thermoelectric heat pump

Publications (1)

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BE (2) BE543675A (de)
CH (2) CH389701A (de)
DE (2) DE1106968B (de)
FR (1) FR1143255A (de)
GB (2) GB814594A (de)
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