帕尔帖元件制造技术

本发明专利技术涉及一种帕尔帖元件(2)，其具有交替布置的串联的n型半导体(7)和p型半导体(8)。帕尔帖元件(2)的更加灵活的设计和/或热应力的改进的补偿和/或帕尔帖元件(2)的更大的应用可能性和/或改进的效率通过采用用于电接触半导体(7、8)的板结构(6)而获得，其中板结构(6)包括第一板部(9)和第二板部(10)，其沿着帕尔帖元件(2)的范围(11)交替布置，并且所述第一板部(9)形成帕尔帖元件(2)的第一侧(12)，而所述第二板部(10)形成帕尔帖元件(2)的与所述第一侧(12)间隔开的第二侧(13)，其中板结构(6)的支腿(14)在每种情况下将沿着帕尔帖元件(2)相邻的板部(9、10)相互连接，并且半导体(7、8)集成在支腿(14)中。本发明专利技术还涉及一种具有这样的帕尔帖元件(2)的热电的热交换器，以及涉及一种用于制造这样的帕尔帖元件(2)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】帕尔帖元件
本专利技术涉及一种具有交替布置的串联的n型半导体和p型半导体的帕尔帖元件(Peltierelement)。本专利技术还涉及一种用于制造这样的帕尔帖元件的方法，并且涉及具有这样的帕尔帖元件的热电的热交换器。
技术介绍
热电的热交换器在许多应用中被采用，并且允许从第一侧向第二侧的热量泵送。这种热量泵送能够被采用，尤其是为了放大侧之间的热交换或者为了从较冷侧向较暖侧传送热。这样的热电的热交换器能够包括用于实现热泵的帕尔帖元件。传统的帕尔帖元件包括多个掺杂磷的p型半导体和多个掺杂氮的n型半导体，所述p型半导体和所述n型半导体交替布置并且串联。为了相邻的半导体的电接触，通常采用也被描述为桥的金属板。这些金属板沿着帕尔帖元件沿着第一和第二侧交替地布置，并且因此形成帕尔帖元件的第一或第二侧。为了电绝缘，各个侧通常设置有电介质层。为了热交换，侧通常另外地设置有热界面。在此，通常采用用作这样的热界面并且电绝缘的陶瓷板。为了特别是允许与较大物体的热交换，相关的热交换器通常另外地设置有板，所述板通常为金属板并且允许帕尔帖元件与和帕尔帖元件热交换接触的主体之间的更加均匀的热交换。这样的板或金属板通常被描述为“散热器”。这产生了用于帕尔帖元件以及相关的装备有这样的帕尔帖元件的热电的热交换器的刚性结构。在帕尔帖元件或相关的热交换器的运行期间，热感应应力在帕尔帖元件内产生，这由于稳固的构造而不能，或未被充分地抵消。另外，这样的帕尔帖元件具有实际待温度控制的温度控制搭档之间的增加的热阻抗，这由出现在这些搭档之间的组成部件(诸如例如金属桥、电介质层或金属板)引起，并且导致低效率。在此，这样的金属板特别是用于抵消局部温差(所谓的热点)的目的。当在较大的过程中时，特别是需要较大面积的帕尔帖元件时，这样的热电的形成能够增加或增强。这通常与较厚的金属板或散热片抵消，但这转而导致热阻抗的增加以及效率的降低。帕尔帖元件的结构另外地导致帕尔帖元件的某些最小厚度，所述最小厚度给予帕尔帖元件在难以获得或不允许获得的密集的安装空间中的使用。
技术实现思路
本专利技术因此处理如下的目的：为帕尔帖元件、为制造这样的帕尔帖元件的方法以及为具有这样的帕尔帖元件的热电的热交换器提出改进的实施例，其特征在于增加的效率和/或简化的使用。根据本专利技术，该目的通过独立权利要求的主题解决。有益的实施例为从属权利要求的主题。本专利技术基于如下的主要构思：使帕尔帖元件的半导体与板结构电连接并因此接触，并且同时采用用于热传递的板结构。板结构的使用导致帕尔帖元件的弹性，这有助于运行期间产生的热应力的去除，和/或允许帕尔帖元件的更灵活的使用，以及因此的帕尔帖元件或不同空间环境和/或不同几何结构中的相关热交换器的使用。根据创造性的构思，帕尔帖元件包括掺杂氮的n型半导体、掺杂磷的p型半导体以及板结构。板结构包括沿着帕尔帖元件的范围交替布置的第一板部和第二板部，其中第一板部形成帕尔帖元件的第一侧，而第二板部形成帕尔帖元件的与第一侧间隔开的第二侧。另外，板结构包括多个支腿，其中支腿沿着帕尔帖元件与相邻的板部相互连接并倾斜地延伸，即，以一定的角度，特别是还横向于相关的板部。这意味着在每种情况下这样的支腿将板部相互连接，所述板部沿着帕尔帖元件以如下方式相邻：在每种情况下这样的支腿将这样的第一板部与第二板部连接，并且相对于这些板部倾斜延伸。在此，帕尔帖元件的半导体相对于彼此间隔开地集成在板结构的支腿中。这意味着这样的n型半导体和这样的p型半导体沿着板结构交替地集成在支腿中。各个半导体在相关的支腿中的集成在该情况下以如下方式实现：n型半导体和p型半导体沿着板结构交替布置，并且通过板结构串联。特别地，板部不具有半导体。通过板部以及支腿的这样的布置，板结构以及因此帕尔帖元件因此特别具有内波纹形状，这特别提高了帕尔帖元件的弹性。在帕尔帖元件的运行期间，电压被施加至板结构并且帕尔帖元件因此而通电。其结果是起初提到的热的泵送。通过颠倒转帕尔帖元件的通电而能够倒转热流动的方向。通过为了半导体的电接触以及为了热传递而采用的半导体在板结构中的直接集成，半导体因此直接集成在热传递结构中。这导致了能够省略另外的热传递结构或者导致能够至少减少热传递结构的数量。由此，帕尔帖元件的形成变得不那么死板和/或减小了帕尔帖元件或相关应用(特别是相关的热电的热交换器)内的阻抗。半导体在板结构中的集成特别是以如下的方式实现：没有电短路或桥接旁通(bridgingbypassing)各个半导体被创建。这优选地实现在于为了半导体的集成支腿被电气间断，其中在该电气间断内半导体的集成以如下的方式进行：穿过间断的电流仅仅经由半导体是可能的。为了所述的间断，支腿能够包括两个腿部，所述两个腿部彼此间隔开，特别是弯曲的，其中半导体布置在这些支腿部之间并与其电接触。假如第一侧和第二侧彼此间隔开，帕尔帖元件的第一侧和第二侧原则上能够以任何方式延伸。特别能够想到的，各个侧至少部分地具有弯曲的路线。在此能够想到如下的构造，在所述构造中，第一侧和第二侧至少部分地不彼此平行地延伸。其他的构思能够是如下的实施例：在所述实施例的情况下第一侧和第二侧彼此相对地定位地布置。在此特别能够想到的是，第一侧和第二侧沿着帕尔帖元件基本上是等距的。也能够想到如下的实施例：在所述实施例的情况下第一板部位于第一平面中，而第二板部布置在与第一平面间隔开的第二平面中，其中这些平面特别是平行地延伸。为此目的，各个平面能够至少部分地弯曲地延伸。在优选实施例的情况下，第一板部和第二板部彼此平行地布置，特别是通过第一侧相对于第二侧的平行布置。这特别是导致了热应力在帕尔帖元件中的更好的移去。而且优选地，当支腿，至少每个第二支腿沿着帕尔帖元件时，同样平行延伸。这也导致了热应力的移去的改进。特别还可能的是，由此允许和/或改进帕尔帖元件在多个方向上的弹性，以及因此的对应的热应力在多个方向上的移去和/或帕尔帖元件在多个方向上的弹性变形。如上所述，经由板结构，实现了施加用于运行帕尔帖元件的电压。在此，板结构有益地包括在相对端的适当的电连接，这允许帕尔帖元件的通电。因此，能够省略帕尔帖元件的用于通电的进一步的组成部件和电连接件，并且帕尔帖元件或相关的热交换器的结构因此更简单且更花费有效地构造。有益地，帕尔帖元件在第一侧和第二侧之间具有热绝缘，这防止了或至少减少了热短路以及因此的第一侧与第二侧之间的不期望的热流。热绝缘意味着：至少减少热交换。还能够想到使第一侧和第二侧彼此流体地分离或隔离。如果帕尔帖元件的一侧在帕尔帖元件的应用期间与导电物体或主体接触，优选当相关的板部在相关侧电绝缘时从而避免帕尔帖元件中的电短路。这样的电绝缘能够特别是通过清漆或通过上漆，通过阳极化等而实现。各个半导体能够包括单个的半导体元件。还能够想到的是至少一个半导体具有带有同样类型的掺杂物的多个半导体元件。原则上，假如半导体交替布置，能够想到将任何数量的半导体集成在帕尔帖元件的各个支腿中。能够想到特别是在各个支腿中集成单个的这样的半导体。在该情况下，在帕尔帖元件的运行期间热的泵送从帕尔帖元件的一侧向帕尔帖元件的另一侧进行。通过倒转帕尔帖元件的通电，能够实现热流的倒转，使得热从第二侧泵送至第一侧。另一个考虑关于如下的版本：其中各个支腿中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于热电的热交换器(1)的帕尔帖元件(2)，具有掺杂氮的n型半导体(7)和掺杂磷的p型半导体(8)，并且具有用于电接触半导体(7、8)的板结构(6)，‑其中板结构(6)包括第一板部(9)和第二板部(10)，沿着帕尔帖元件(2)的范围(11)交替布置，‑其中所述第一板部(9)形成帕尔帖元件(2)的第一侧(12)，而所述第二板部(10)形成帕尔帖元件(2)的与所述第一侧(12)间隔开的第二侧(13)，‑其中所述板结构(6)包括支腿(14)，‑其中在每种情况下这样的支腿(14)将板部(9、10)相互连接，所述板部(9、10)沿着所述帕尔帖元件(2)相邻并且相对于相关的板部(9、10)倾斜延伸，‑其中沿着所述板结构(6)这样的n型半导体(7)与这样的p型半导体(8)交替地集成在所述支腿(14)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.15 DE 102015213294.3;2016.04.27 DE 10201621.一种用于热电的热交换器(1)的帕尔帖元件(2)，具有掺杂氮的n型半导体(7)和掺杂磷的p型半导体(8)，并且具有用于电接触半导体(7、8)的板结构(6)，-其中板结构(6)包括第一板部(9)和第二板部(10)，沿着帕尔帖元件(2)的范围(11)交替布置，-其中所述第一板部(9)形成帕尔帖元件(2)的第一侧(12)，而所述第二板部(10)形成帕尔帖元件(2)的与所述第一侧(12)间隔开的第二侧(13)，-其中所述板结构(6)包括支腿(14)，-其中在每种情况下这样的支腿(14)将板部(9、10)相互连接，所述板部(9、10)沿着所述帕尔帖元件(2)相邻并且相对于相关的板部(9、10)倾斜延伸，-其中沿着所述板结构(6)这样的n型半导体(7)与这样的p型半导体(8)交替地集成在所述支腿(14)中。2.根据权利要求1所述的帕尔帖元件，其特征在于，所述第一侧(12)与所述第二侧(13)相对地定位地布置。3.根据权利要求1或2所述的帕尔帖元件，其特征在于，在所述板结构(6)的相对端，在每种情况下设置有用于所述帕尔帖元件(2)的供能的电连接件(18)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的帕尔帖元件，其特征在于，所述第一侧(12)与所述第二侧(13)热和/或流体地隔离。5.根据权利要求1至4中任一项所述的帕尔帖元件，其特征在于，各个支腿(14)中集成有单个的这样的半导体(7、8)。6.根据权利要求1至4中任一项所述的帕尔帖元件，其特征在于，-所述帕尔帖元件(2)包括布置在所述第一板部(9)与所述第二板部(10)之间的流动空间(30)，待进行温度控制的流体能够流过所述流动空间，-在各个支腿(14)中集成有这样的n型半导体(7)和这样的p型半导体(8)，其中一个半导体(7、8)布置在所述流动空间(30)外部的所述第一侧(12)，而其他半导体(7、8)布置在所述流动空间(30)外部的所述第二侧(13)。7.根据权利要求6所述的帕尔帖元件，其特征在于，-布置在所述第一侧(12)的所述半导体(7、8)与所述第一板部(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根·格伦瓦尔德，克里斯蒂安娜·黑内卡，迪克·诺伊迈斯特，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE