JPH0652809B2 - 熱電気変換素子の製造方法 - Google Patents
熱電気変換素子の製造方法Info
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- JPH0652809B2 JPH0652809B2 JP59186416A JP18641684A JPH0652809B2 JP H0652809 B2 JPH0652809 B2 JP H0652809B2 JP 59186416 A JP59186416 A JP 59186416A JP 18641684 A JP18641684 A JP 18641684A JP H0652809 B2 JPH0652809 B2 JP H0652809B2
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，Ｎ型およびＰ型半導体対からなり，ゼーベッ
ク効果を原理とする熱電気変換素子に関し，特に該熱電
気変換素子の製造方法に関する。
ク効果を原理とする熱電気変換素子に関し，特に該熱電
気変換素子の製造方法に関する。
ゼーベック効果を原理とする熱電気変換素子の開発は古
くからなされている。最近，そのモジュール化の技術が
開発され，宇宙開発，海洋開発，廃熱発電，僻地用電
源，温度用センサーなど多くの分野で活発に利用され始
めてきている。
くからなされている。最近，そのモジュール化の技術が
開発され，宇宙開発，海洋開発，廃熱発電，僻地用電
源，温度用センサーなど多くの分野で活発に利用され始
めてきている。
従来の熱電気変換素子の製造方法によると，例えばけい
素化合物のＮ型半導体(FeCo)Si2とＰ型半導体(FeMn)Si2
からなる熱電気変換素子は，まず通常Co粉末を含むFeSi
2粉体と，Mn粉末を含むFeSi2粉体とを，Ｕ字型に冷間プ
レスで成型し，焼結する。この様にしてつくられた(FeC
o)Si2と(FeMn)Si2の焼結体の結晶構造は殆んど金属的性
質を有するα相である。次に，これを９００℃以下で数
１０〜２００時間加熱し半導体的性質を有するβ相に変
態させ，これに電極端子をつけて熱電気変換素子として
いる。
素化合物のＮ型半導体(FeCo)Si2とＰ型半導体(FeMn)Si2
からなる熱電気変換素子は，まず通常Co粉末を含むFeSi
2粉体と，Mn粉末を含むFeSi2粉体とを，Ｕ字型に冷間プ
レスで成型し，焼結する。この様にしてつくられた(FeC
o)Si2と(FeMn)Si2の焼結体の結晶構造は殆んど金属的性
質を有するα相である。次に，これを９００℃以下で数
１０〜２００時間加熱し半導体的性質を有するβ相に変
態させ，これに電極端子をつけて熱電気変換素子として
いる。
以上の様な方法でつくられた熱電気変換素子の相対密度
は９９％以上にあげることは難しい。そのため，両半導
体の接合面の機械的強度が弱く，熱発電特性を劣化させ
ると云う欠点があった。
は９９％以上にあげることは難しい。そのため，両半導
体の接合面の機械的強度が弱く，熱発電特性を劣化させ
ると云う欠点があった。
本発明はこれらの欠点を除去するために，ガラス管に封
入された両半導体粉末素材に，最新の高温高圧加工装置
（以下HIP装置と略称する）を用いて，高温高圧下で焼
結成型加工を行うことにより，熱電気変換素子の製造工
程の簡略化を計るとともに，その発電特性をあげること
を目的としている。
入された両半導体粉末素材に，最新の高温高圧加工装置
（以下HIP装置と略称する）を用いて，高温高圧下で焼
結成型加工を行うことにより，熱電気変換素子の製造工
程の簡略化を計るとともに，その発電特性をあげること
を目的としている。
本発明によれば、実質的に１．６％Ｃｏを含むＮ型半導
体(FeCo)Si2と、実質的に３．３％Ｍｎを含むＰ型半導
体（ＦｅＭｎ）Ｓｉ２とを、ガラス管の中に真空封入
し、当該ガラス管の軟化温度よりも実質的に２００℃高
い温度まで加熱した後、軟化温度より２００℃高い前記
温度を維持しながら非酸化性雰囲気内で実質的に２００
０気圧で加圧して焼結成型する工程を含むことを特徴と
する熱電気変換素子の製造方法が得られる。
体(FeCo)Si2と、実質的に３．３％Ｍｎを含むＰ型半導
体（ＦｅＭｎ）Ｓｉ２とを、ガラス管の中に真空封入
し、当該ガラス管の軟化温度よりも実質的に２００℃高
い温度まで加熱した後、軟化温度より２００℃高い前記
温度を維持しながら非酸化性雰囲気内で実質的に２００
０気圧で加圧して焼結成型する工程を含むことを特徴と
する熱電気変換素子の製造方法が得られる。
［実施例］ 本発明の製造方法の詳細を以下に述べる。
製造しようとする半導体対の粉末素材の焼結温度に合せ
て，適当な軟化温度を有するガラス管をＹ字型に加工
し，その両端を閉管する。そのガラス管の両枝の中にＮ
型およびＰ型半導体の粉末をそれぞれ下部より入れ排気
し，真空封入する。これをガラス管の軟化温度より充分
に高い温度で加熱する、即ち、“封入管”が軟化して大
気圧のためにガラスと素材粉末が密着し間隙がなくなる
程度の温度で加熱する。そして、この充分に高い温度を
維持しながら数時間非酸化性のアルゴン，窒素，ヘリウ
ム等の気体でもって，等方的に加圧すると素材粉末の相
対密度は99.9℃以上になる。また，ガラス管の形状が保
持されたまま焼結成型される。
て，適当な軟化温度を有するガラス管をＹ字型に加工
し，その両端を閉管する。そのガラス管の両枝の中にＮ
型およびＰ型半導体の粉末をそれぞれ下部より入れ排気
し，真空封入する。これをガラス管の軟化温度より充分
に高い温度で加熱する、即ち、“封入管”が軟化して大
気圧のためにガラスと素材粉末が密着し間隙がなくなる
程度の温度で加熱する。そして、この充分に高い温度を
維持しながら数時間非酸化性のアルゴン，窒素，ヘリウ
ム等の気体でもって，等方的に加圧すると素材粉末の相
対密度は99.9℃以上になる。また，ガラス管の形状が保
持されたまま焼結成型される。
真空封入の際に電極板を装入し，焼結成型後，電極端子
とリード線とを半田付け（又は銀ロー付け）出来る様に
することも可能である。
とリード線とを半田付け（又は銀ロー付け）出来る様に
することも可能である。
次に第１図及び第２図を参照して本発明の一実施例を説
明する。
明する。
第１図は，ガラス管２をＹ字型に加工し両枝に電極端子
１を封入した状態を示している。第２図は，第１図に示
されたＹ字型ガラス管の下端よりＮ型およびＰ型半導体
粉末３および４を両枝に入れ，真空ポンプで排気した
後，密閉する。この状態で上述のHIP処理を施す。その
後７００〜９００℃の温度領域で数１０〜２００時間熱
処理を施し，焼結半導体対を作製しこれを熱電気変換素
子とする。
１を封入した状態を示している。第２図は，第１図に示
されたＹ字型ガラス管の下端よりＮ型およびＰ型半導体
粉末３および４を両枝に入れ，真空ポンプで排気した
後，密閉する。この状態で上述のHIP処理を施す。その
後７００〜９００℃の温度領域で数１０〜２００時間熱
処理を施し，焼結半導体対を作製しこれを熱電気変換素
子とする。
Mn粉末を含むFeSi2粉末とCo粉末を含むFeSi2粉末とをＹ
字型パイレックスガラス管（軟化温度約８００℃）の下
端より，その両枝に入れ，そして真空封入する。この封
入管をＨＩＰ装置の中で、上述したパイレックスガラス
管の軟化温度より２００℃高い１０００℃まで加熱し、
その後この１０００℃の温度を維持しながらアルゴンガ
スで２０００気圧、約３時間加圧する。これを更に８２
０℃で２０時間熱処理するとガラス管の形状を保持した
ままのＵ字型の焼結半導体対が得られる。封入端に，封
着合金５２％NiFeを封着することによって電極とした。
字型パイレックスガラス管（軟化温度約８００℃）の下
端より，その両枝に入れ，そして真空封入する。この封
入管をＨＩＰ装置の中で、上述したパイレックスガラス
管の軟化温度より２００℃高い１０００℃まで加熱し、
その後この１０００℃の温度を維持しながらアルゴンガ
スで２０００気圧、約３時間加圧する。これを更に８２
０℃で２０時間熱処理するとガラス管の形状を保持した
ままのＵ字型の焼結半導体対が得られる。封入端に，封
着合金５２％NiFeを封着することによって電極とした。
得られた熱電気変換素子に８００℃の温度差を与え，そ
の熱起電力と最大出力とを測定した。その結果を第１表
に示す。比較のために従来の方法で製造された試料につ
いての結果をも第１表に併せ示す。ただし，熱電気変換
素子直径Ｄ＝１．６mm，素子の長さＬ＝２５mmである。
の熱起電力と最大出力とを測定した。その結果を第１表
に示す。比較のために従来の方法で製造された試料につ
いての結果をも第１表に併せ示す。ただし，熱電気変換
素子直径Ｄ＝１．６mm，素子の長さＬ＝２５mmである。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明では，例えば，Ｙ字型に加工
されたガラス管の両枝にＮ型およびＰ型半導体の粉末を
下端よりそれぞれ挿入し，真空封入する。この封入管を
高温高圧下で，HIP処理を施すことによって，その内部
の半導体粉末はガラス管の形状が保持されたまま焼結成
型される。この様にして製造された熱電気変換素子の相
対密度は99.9％以上となり接合面のもろさも補強され
る。またその発電特性もあがる。
されたガラス管の両枝にＮ型およびＰ型半導体の粉末を
下端よりそれぞれ挿入し，真空封入する。この封入管を
高温高圧下で，HIP処理を施すことによって，その内部
の半導体粉末はガラス管の形状が保持されたまま焼結成
型される。この様にして製造された熱電気変換素子の相
対密度は99.9％以上となり接合面のもろさも補強され
る。またその発電特性もあがる。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例による熱
電気変換素子の製造方法を説明するための断面図であ
る。 １…電極端子，２…ガラス管，３…Ｎ型半導体粉末，４
…Ｐ型半導体粉末。
電気変換素子の製造方法を説明するための断面図であ
る。 １…電極端子，２…ガラス管，３…Ｎ型半導体粉末，４
…Ｐ型半導体粉末。
Claims (1)
- 【請求項１】実質的に１．６％Ｃｏを含むＮ型半導体
（ＦｅＣｏ）Ｓｉ２と、実質的に３．３％Ｍｎを含むＰ
型半導体（ＦｅＭｎ）Ｓｉ２とを、ガラス管の中に真空
封入し、 当該ガラス管の軟化温度よりも実質的に２００℃高い温
度まで加熱した後、軟化温度より２００℃高い前記温度
を維持しながら非酸化性雰囲気内で実質的に２０００気
圧で加圧して焼結成型する工程を含むことを特徴とする
熱電気変換素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59186416A JPH0652809B2 (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 熱電気変換素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59186416A JPH0652809B2 (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 熱電気変換素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6165487A JPS6165487A (ja) | 1986-04-04 |
| JPH0652809B2 true JPH0652809B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=16188037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59186416A Expired - Lifetime JPH0652809B2 (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 熱電気変換素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652809B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2847123B2 (ja) * | 1987-10-19 | 1999-01-13 | 三井金属鉱業株式会社 | 熱電材料の製造方法 |
| DE69132779T2 (de) * | 1990-04-20 | 2002-07-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vakuumisolierter thermoelektrischer Halbleiter und thermoelektrisches Bauelement, das P- und N-Typ thermoelektrische Halbleiter benutzt |
| DE102011084442B4 (de) * | 2011-10-13 | 2018-05-03 | Schott Ag | Thermoelektrisches Bauelement mit glasummantelten n- und p-Leitern |
-
1984
- 1984-09-07 JP JP59186416A patent/JPH0652809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6165487A (ja) | 1986-04-04 |
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