DE3818192A1

DE3818192A1 - Thermoelektrische anordnung mit tunnelkontakten

Info

Publication number: DE3818192A1
Application number: DE3818192A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Dahlberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-28
Filing date: 1988-05-28
Publication date: 1989-12-07

Description

Die Patentanmeldung betrifft eine thermoelektrische Anordnung zur Umwandlung von Wärme in elektrische Energie und zum reversiblen Pumpen von Wärme mit großem thermodynamischem Wirkungsgrad. Durch das deutsche Patent 25 47 262 ist bekannt, daß höhere Wirkungsgrade bei thermoelektrischen Anordnungen erreicht werden können, wenn in jedem Thermoelement der Wärmestrom über mindestens eine Stelle mit Temperaturgradienten größer als 10⁴° K/cm fließt. Durch die deut sche Offenlegungsschrift DE 34 04 137 A1 ist ferner bekannt, daß die Stelle mit dem Temperaturgradienten <10⁴° K/cm ein Kontaktwider stand mit Fremdschicht sein kann. Das Material, aus welchem die Fremdschicht besteht, hat einen makroskopischen elektrischen Wi derstand größer als 1 Ωcm. Wegen seiner Dicke kleiner als 1×10^-6 cm ist der spez. elektrische Widerstand - als Folge des Tunneleffek tes - auf unter 1 Ωcm verkleinert. Wenn thermoelektrisches Material mit hoher Thermokraft für die Fremdschicht im Kontakt verwendet wird, kann über den Tunneleffekt die Effektivität des thermoelek trischen Materials vergrößert werden.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift DE 34 04 138 A1 ist ferner be kannt, daß die Stelle mit dem Temperaturgradienten < 10⁴° K/cm zwischen den beiden ungleich temperierten Teilen des Thermoschen kels ein elektrischer und thermischer Engewiderstand ohne Fremd schicht sein kann, und daß der Durchmesser dieses Engewiderstan des kleiner ist als die Diffusionslänge oder die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger.

Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls eine Weiterbildung des deutschen Patents 25 47 262 dar. Auch bei ihr besteht ein Thermo schenkel aus zwei getrennten und ungleich temperierten Teilen, welche sich an mindestens einer Stelle stationär berühren. Auch die Berührungsstellen sind so ausgebildet, daß sie mit Hilfe von mecha nischem Druck erzeugte thermische und elektrische Kontakte mit durchtunnelbarer Potentialbarriere sind, durch welche ein Wärme strom mit einem Temperaturgradienten < 10⁴° K/cm fließt. Die vor liegende "Thermoelektrische Anordnung mit Tunnelkontakten" ist zu sätzlich jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die ungleich temperier ten Teile des Thermoschenkels aus n-leitendem oder p-leitendem ein kristallinem, polykristallinem oder amorphem Halbleitermaterial be stehen, daß dieses Halbleitermaterial mindestens an seiner Oberfläche eine so hohe Konzentration von Elektronen oder Defektelektronen auf weist, daß dort das Fermi-Niveau bei Raumtemperatur einen Abstand vom Leitungsband bzw. vom Valenzband hat, welcher höchstens ein Zehntel des Halbleiter-Bandabstandes beträgt, daß auf diese Halbleiterober fläche eine Deckschicht aus Metall, aus einer Metall-Legierung, aus einer metallisch leitenden Verbindung oder aus einem Supraleiter auf gebracht ist, so daß die Druck-Kontakte zwischen den beiden ungleich temperierten Teilen des Thermoschenkels Tunnelkontakte zwischen me tallisch leitendem oder supraleitendem Material sind, und daß die Dic ke der Deckschicht kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Ma joritätsladungsträger im Halbleitermaterial, aus welchem die bei den ungleich temperierten Teile des Thermoschenkels bestehen.

Es ist die Lehre der vorliegenden Erfindung, daß die Thermokraft des Thermoschenkels durch die Thermokraft des verwendeten Halblei termaterials bestimmt wird, wenn die Dicke der Deckschicht kleiner ist als die freie Weglänge der Majoritätsladungsträger im Halblei termaterial. Wenn außerdem noch die Oberflächenschicht mit großer Elektronen- oder Defektelektronenkonzentration sich auf höherohmi gem Halbleitermaterial befindet und wenn ihre Dicke kleiner ist als die freie Weglänge der Majoritätsladungsträger im höherohmigen Halb leitermaterial, dann wird die Thermokraft des Thermoschenkels durch die Thermokraft des höherohmigen Halbleitermaterials bestimmt. Es findet dann durch die Oberflächenschichten und Deckschichten in den Druck-Kontakten hindurch ein ballistischer Transport der Ladungs träger zwischen den beiden ungleich temperierten Halbleiter-Tei len des Thermoschenkels statt. Da andererseits die Druck-Kontakte Tunnelkontakte zwischen metallischem oder supraleitendem Material sind, kann das Verhältnis von elektrischem zum Wärmewiderstand des Thermoschenkels einen Minimalwert erreichen. Zur Vermeidung von thermischen Nebenschlüssen ist der Zwischenraum zwischen den beiden ungleich temperierten Teilen des Thermoschenkels in der Umgebung der Druck-Kontakte evakuiert. Außerdem ist der mitt lere Durchmesser der Druck-Kontakte so klein, daß die Größe des Ge samtwärmewiderstandes der thermoelektrischen Anordnung durch die Tunnelkontakte zwischen den beiden ungleich temperierten Teilen des Thermoschenkels bestimmt wird. Wenn die beiden Teile des Thermoschenkels z. B. aus zwei Halbleiterscheiben bestehen, von denen wenigstens eine an ihrer Oberfläche so strukturiert ist, daß die Berührung unter Druck zwischen den beiden Halbleiterschei ben eine Vielzahl etwa gleich großer Druck-Kontakte erzeugt, dann genügt ein mittlerer Kontakt-Durchmesser von etwa 1×10^-4 cm, da mit der Wärmewiderstand der Druck-Kontakte den Wärmewiderstand des Thermoschenkels bestimmt. Wenn die Druck-Kontakte außerdem auch noch den elektrischen Widerstand des Thermoschenkels bestimmen, dann verbindet die thermoelektrische Anordnung der Erfindung die hohen Thermokräfte des Halbleitermaterials mit einem niedrigen Verhältnis von elektrischem zum Wärmewiderstand in den Druck-Kon takten zwischen metallisch leitendem oder supraleitendem Material.

Die Folge davon ist ein hoher thermodynamischer Wirkungsgrad von Peltierkühlern oder Thermogeneratoren, die mit Hilfe der thermo elektrischen Anordnung der Erfindung aufgebaut sind.

Die Oberflächenschicht mit der hohen Konzentration von Elektronen oder Defektelektronen kann durch Erzeugung einer Anreicherungs- Randschicht oder durch Einbau einer entsprechend hohen Konzentra tion von Donatoren oder Akzeptoren in an sich bekannter Weise z. B. mit Hilfe von influenzierter Ladung oder mit Hilfe von Eindif fusion, lonenimplantation oder Einlegieren von Dotierungsmaterial in die Halbleiteroberfläche erzeugt sein. Die Deckschicht aus Metall, einer Metall-Legierung, einer metallisch leitenden Ver bindung oder aus Supraleiter kann in ebenfalls an sich bekannter Weise auf die hochdotierte Halbleiteroberfläche aufgebracht sein. Geeignete Verfahren sind z. B. das Aufsputtern, das Aufdampfen im Hochvakuum und das pyrolytische oder elektrochemische Abschei den. Als Metalle eignen sich vor allem die Metalle der IV- bis VIl-Gruppe des Periodischen Systems der Elemente sowie die Ei sen- und Platin-Metalle. Unter den metallisch leitenden Verbin dungen sind besonders die Silizide, Carbide, Nitride und Boride geeignet. Als Supraleiter sind die klassischen Tieftemperatursup raleiter und aber auch die oxidischen Supraleiter - z. B. auf der Ba sis Kupferoxid - mit Vorteil verwendbar. Als Halbleitermaterialien für die beiden ungleich temperierten Teile eines Thermoschenkels eignen sich Element-Halbleiter wie z. B. Silizium oder Germanium oder auch Verbindungshalbleiter wie z. B. SiC, III/V-Verbindungen oder II/IV-Verbindungen.

Zur Reduzierung der Wärmeverluste durch Strahlung und zur besseren Anpassung an die Verhältnisse bei großen Temperaturdifferenzen kann eine thermoelektrische Anordnung auch aus zwei oder mehreren Thermoschenkeln aus je zwei getrennten und ungleich temperierten Teilen thermisch und elektrisch in Serie zu einem segmentierten Thermoschenkel zusammengesetzt sein.

Der mechanische Druck auf die Berührungsstellen zwischen den bei den Teilen des Thermoschenkels kann mit Hilfe eines Magnetfeldes erzeugt sein. Der mechanische Druck auf die Berührungsstellen kann aber auch aus der Druck-Differenz zwischen dem Vakuum in der Umgebung der Druck-Kontakte und der umgebenden Atmosphäre erzeugt sein.

Ein Thermoschenkel kann gemäß der Erfindung in einem eigenen Vaku umgefäß untergebracht sein. Es können sich jedoch auch ein n-Schen kel und ein p-Schenkel als Seebeck-Element oder als Peltier-Element in einem gemeinsamen Vakuumgehäuse befinden. Auch mehrere Seebeck- Elemente und Peltier-Elemente können in einem gemeinsamen Vakuumge häuse untergebracht sein. Die thermoelektrische Anordnung der Er findung kann auch zusammen mit einem Supraleiter oder mit einer supraleitenden Anordnung eine Funktionseinheit bilden. Auch als Funktionseinheit von Thermogenerator und Wärmepumpe kann die ther moelektrische Anordnung mit Vorteil benutzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nachstehend näher erläu tert werden.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 im Querschnitt einen Druck-Kontakt zwischen den beiden un gleich temperierten Teilen eines thermoelektrischen p-Schenkels,

Fig. 2 schematisch im Querschnitt ein Peltier-Element mit einem p/p- und einem n/n-Druck-Kontakt mit Deckschichten aus einem Su praleiter.

Fig. 3 schematisch im Querschnitt ein Seebeck-Element mit je einem Ausschnitt aus einem segmentierten p-Schenkel und einem segmentier ten n-Schenkel,

Fig. 4 zeigt im Querschnitt einen p-Schenkel im eigenen Vakuumge häuse mit magnetisch erzeugtem Druck zwischen den beiden Teilen des p-Schenkels,

Fig. 5 zeigt einen p-Schenkel und einen n-Schenkel in einem ge meinsamen Vakuumgehäuse,

Fig. 6 zeigt im Querschnitt die Funktionseinheit eines Peltier kühlers mit einer supraleitenden Anordnung.

Ausführungsbeispiel 1

In Fig. 1 ist das thermoelektrische p-Material 1 eine Silizium scheibe mit einem spezifischen Widerstand von 0,01 Ωcm. Die Siliziumscheibe hat als Folge eines Vakuum-Temperprozesses eine p- leitende Oberflächenschicht 2 in Form einer Anreicherungs-Rand schicht, welche an der Oberfläche eine Defektelektronenkonzentra tion von < 1×10¹⁹ /cm³ aufweist. Als Folge dieser hohen Konzen tration liegt das Fermi-Niveau sehr nahe am Valenzband. Die Dic ke dieser Oberflächenschicht 2 ist kleiner als die freie Weglänge 5 der Defektelektronen in der p-leitenden Silizium-Scheibe 1 mit einem spez. elektrischen Widerstand von 0,01 Ωcm. Auf diese Oberflächen schicht 2 ist in an sich bekannter Weise eine metallisch leitende Schicht 3 von Platinsilizid aufgebracht worden, welche die Ober flächenschicht 2 sperrfrei kontaktiert. Die Dicke dieser metal lisch leitenden Platinsilizidschicht 3 ist etwa 5×10^-7 cm. Die beiden Siliziumscheiben 1 mit den Oberflächenschichten 2 und den metallisch leitenden Schichten 3 gehören zu den beiden getrenn ten Teilen eines thermoelektrischen p-Schenkels, welche sich auf den Temperaturen T ₁ und T ₂ befinden. Sie berühren sich unter me chanischem Druck mit ihren beiden metallisch leitenden Platin- Silizid-Schichten 3. Dadurch entsteht ein elektrischer und ther mischer Druck-Kontakt mit dem Tunnelspalt 4. Eine elektrische Potentialdifferenz (+, -) zwischen den beiden Teilen bewirkt ei nen stark eingeschnürten und damit quantisierten ballistischen Transport von Nichtgleichgewichts-Defektelektronen von der rech ten zur linken Seite des Kontaktes. Die mittlere freie Weglänge 5 der Defektelektronen ist größer als die Dicke der Oberflächen schichten 2 und der Deckschichten 3. Der Druck-Kontakt ist von Vakuum 6 mit einem Restdruck ≦ 1×10^-4 Torr umgeben.

Ausführungsbeispiel 2

In Fig. 2 sind 1 und 7 die jeweils getrennten Teile des p-Schen kels und des n-Schenkels eines Peltierelements. 1 besteht aus p- leitendem und 7 aus n-leitendem einkristallinem Galliumarsenid mit 0,3 Ωcm bzw. 0,1 Ωcm spez. elektrischem Widerstand. 2 ist eine Oberflächenschicht, welche ebenso wie 8 in an sich be kannter Weise mit Hilfe von Ionenimplantation von Akzeptoren bzw. Donatoren mit anschließendem Ausheilen der Gitterdefekte erzeugt wurde. Die Ionenimplantation wurde durch eine 40 Å dicke Barium titanatschicht (auf dem Galliumarsenid 1 und 7) hindurch durchge führt.

Auf die Oberflächenschichten 2 und 8 ist jeweils eine 2×10^-6 cm dicke Deck-Schicht 3 aus SrBiCaCu₂O₆ in an sich bekannter Weise aufgebracht und mit LASER-Puls annealed. Die beiden getrennten Teile des p-Schenkels und die beiden getrennten Teile des n-Schen kels berühren sich in den Druck-Kontakten mit den Deck-Schichten 3 aus SrBiCaCu₂O₆ über die Tunnelspalte 4. Die sperrfreien Anschlüs se 13 und 14 an dem p-Schenkel und dem n-Schenkel sind auf einer Temperatur T < 90° K festgehalten. Dadurch sind die Deckschich ten 3 aus SrBiCaCu₂O₆ auf den Oberflächenschichten 2 und 8 supra leitende Schichten. Da diese - ebenso wie die Oberflächenschich ten 2 und 8 - dünner sind als die freie Weglänge der Defektelek tronen im p-GaAs und der Elektronen im n-GaAs fließt der Peltier strom 12 durch die supraleitenden Druck-Kontakte als ballistischer Transport von Defektelektronen und Elektronen. In den supraleiten den Kontakten gibt es keine Kontaktwiderstände, aber der Wärmewi derstand des p-Schenkels und des n-Schenkels sind vergrößert um die Wärme-Querwiderstände der supraleitenden Deck-Schichten 3 in den Druck-Kontakten. Das Peltierelement ist von Vakuum 6 umgeben. Der Peltierstrom 12 fließt im Außenkreis über den Widerstand 11 und die Spannungsquelle 10. Als Folge des Peltierstromes 12 kühlt sich die leitende Brücke 9 zwischen dem p-Schenkel und dem n- Schenkel auf die Temperatur T ₁ ab.

Ausführungsbeispiel 3

In Fig. 3 bilden vier p-Silizium-Scheiben 1 von 0.01 Ωcm mit drei elektrisch und thermisch in Serie geschalteten Druck-Kontakten den p-Schenkel. Der n-Schenkel besteht aus vier n-Silizium-Scheiben 7 von 0,02 Ωcm mit drei elektrisch und thermisch in Serie geschalte ten Druck-Kontakten. Die innere p-Scheibe 1 und die innere n-Schei be 7 sind sperrfrei mit der elektrisch leitenden Brücke 9 verbun den. Die äußere p-Scheibe 1 ist sperrfrei mit dem Anschluß 13 und die äußere n-Scheibe 7 mit dem Anschluß 14 sperrfrei verbunden. Die Druckkontakte zwischen den p-Scheiben 1, die mit den Ober flächenschichten 2 und den Deckschichten 3 aus Iridiumsilizid über zogen sind, erzeugen über die Tunnelspalte 4 elektrische und ther mische Verbindungen. Ebenso sind die n-Scheiben 7 mit den Ober flächenschichten 8 und den Deckschichten 3 aus Tantalsilizid über Tunnelspalte 4 elektrisch und thermisch verbunden. 6 ist das um gebende Vakuum. Die elektrisch leitende Brücke 9 ist durch Wärme zufuhr von außen auf der Temperatur T ₁=700° K festgehalten. Die Anschlüsse 13 und 14 sind auf 30°C gekühlt. Der Generator strom 15 fließt über den Verbraucherwiderstand 11.

Ausführungsbeispiel 4

In Fig. 4 sind zwei p-leitende Halbleiterscheiben 1 aus Silizium carbid über die sperrfreien Kontakte 16 und 17 mit dem ferromagne tischen Träger 18 und dem Magneten 19 verbunden. Die Siliziumcar bid-Scheiben 1 werden durch die Anziehungskraft zwischen dem Mag neten 19 und dem ferromagnetischen Träger 18 zusammengepreßt. Da durch entstehen Druck-Kontakte zwischen den beiden Siliziumcarbid scheiben 1. Die Druck-Kontakt-Seiten der Siliziumcarbidscheiben 1 haben Oberflächenschichten 2, auf welche Deckschichten 3 aus Tan talcarbid mit einer Dicke < 1×10^-6 cm aufgebracht sind. Die Druckkontakte zwischen den beiden Scheiben 1 sind dadurch Tunnel kontakte 4 zwischen Tantal-Carbid-Oberflächen 3. 20 ist ein Kera mik-Gehäuse, welches evakuiert 6 ist.

Ausführungsbeispiel 5

In Fig. 5 sind zwei p-leitende Halbleiterscheiben 1 und zwei n-lei tende Halbleiterscheiben 7 in einem Vakuumgehäuse 6 aufgebaut. Eine p-Scheibe 1 und eine n-Scheibe 7 sind sperrfrei auf die metallisch leitende Brücke 9 legiert. Die andere p-Scheibe 1 und die andere n- Scheibe 7 ist ebenfalls sperrfrei mit dem elektrischen Anschluß 13 bzw. 14 verbunden. Die Anschlüsse 13 und 14 sind auf der Tempera tur T ₂ festgehalten. Zu diesem Zweck sind sie über die Federn 21 elektrisch und thermisch gut leitend mit den beiden voneinander isolierten Bodenplatten 23 und 24 des Glasgehäuses 20 verbunden. Die Federn 21 können über die beiden Schrauben 22 zusammengedrückt werden. Damit wird der Kontaktdruck zwischen den beiden Teilen der Thermoschenkel eingestellt. Über den Kontaktdruck ist die maximale Leistungsabgabe - bei Betrieb als Seebeck-Element - oder die maxi male Leistungsaufnahme (Kühlleistung) - bei Betrieb als Peltier- Element - einstellbar. Auf den Kontaktseiten tragen die beiden Halbleiterscheiben 1 bzw. 7 Oberflächenschichten 2 bzw. 8 und je eine metallische Deckschicht 3. Die Druckkontakte leiten über die Tunnelspalte 4.

Ausführungsbeispiel 6

Fig. 6 zeigt schematisch eine supraleitende Anordnung 28, welche mit ihren elektrischen Anschlüssen 29 in dem Keramikrohr 25 auf gebaut ist. Die leitenden Brücken 9 eines Peltier-Kühlers sind im Wärmekontakt mit dem Keramikrohr 25. Sie kühlen dieses auf die Temperatur T ₁ für den supraleitenden Betrieb von 28. Die Schenkel des Peltierkühlers bestehen aus p-Silizium-Epitax-Scheiben 1 mit einem spez. el. Widerstand der Epitax-Schicht von 3-4 Ωcm und n-Silizium-Epitax-Scheiben 7 mit einem spez. el. Widerstand der Epitax-Schicht von 0,8-1,2 Ωcm. Diese Scheiben 1 und 7 sind einseitig mit den leitenden Brücken 9 bzw. 26 oder mit den elek trischen Anschlüssen 13 bzw. 14 sperrfrei verbunden. Die leiten den Brücken 26 und die Anschlüsse 13 und 14 sind auf der Tempera tur T ₂ festgehalten. Zwischen den paarweisen Epitaxscheiben 1 und 7, die jeweils einseitig strukturiert sind, gibt es eine Vielzahl geometrisch gleich großer Druck-Kontakte mit Durchmessern < 1×10^-4 cm. Außerdem haben die Silizium-Epitaxscheiben 1 und 7 jeweils eine Oberflächenschicht 2 bzw. 8 mit einer Ladungsträgerkonzentra tion < 5×10¹⁹ /cm³. Auf den Oberflächenschichten 2 bzw. 8 befinden sich metallische Deckschichten 3. Der Peltierstrom fließt als bal listische Trägerinjektion durch die Tunnelspalte 4 und die metal lischen Deckschichten 3 sowie durch die Oberflächenschichten 2 bzw. 8. Da die Tunnelkontakte ein Verhältnis von elektrischem zum Wärmewiderstand haben, welches dem Gesetz von Wiedemann-Franz- Lorenz gehorcht (wie bei Metallen) und andererseits der Peltier- Kühler die hohe Thermospannung der Silizium-Epitax-Zonen auf weist, wird eine Kühltemperatur T ₁ erreicht, bei welcher die su praleitende Anordnung 28 arbeitet. 20 ist das Glasgehäuse des Peltier-Kühlers, welches evakuiert 6 ist.

Bezugszeichenliste

1 p-Halbleiter
2 Oberflächenschicht mit hoher Defektelektronen-
   Konzentration
3 metallisch leitende oder supraleitende Deckschicht
4 Tunnelspalt zwischen den Deckschichten 3
5 mittlere freie Weglänge
6 Vakuum
7 n-Halbleiter
8 Oberflächenschicht mit hoher Elektronen-
   Konzentration
9 metallische Brücke zwischen dem p- und dem
   n-Schenkel
10 Stromquelle
11 elektrischer Widerstand
12 Peltier-Strom
13 elektrischer Anschluß des p-Schenkels auf der
   konstanten Temperatur T₂
14 elektrischer Anschluß des n-Schenkels auf der
   konstanten Temperatur T₂
15 Seebeck-Strom
16 sperrfreier Kontakt zwischen dem ferromagnetischen
   Träger 18 und dem p-Schenkel
17 sperrfreier Kontakt zwischen dem Magneten 19 und
   dem p-Schenkel
18 ferromagnetischer Träger
19 Magnet
20 Glasgehäuse
21 Druckfeder
22 Schraube
23 Bodenplatte des p-Schenkels
24 Bodenplatte des n-Schenkels
25 Keramik-Rohr
26 metallische Brücke zwischen dem p-Schenkel und dem
   n-Schenkel auf der Temperatur T₂
27 elektrischer Anschluß des Peltier-Kühlers
28 supraleitende Anordnung
29 elektrischer Anschluß an 28

Claims

1. Thermoelektrische Anordnung, bei welcher ein Thermoschenkel aus zwei getrennten und ungleich temperierten Teilen besteht, welche sich an mindestens einer Stelle stationär berühren, wobei die Berührungsstellen so ausgebildet sind, daß sie mit Hilfe von mechanischem Druck erzeugte thermische und elek trische Kontakte mit durchtunnelbarer Potentialbarriere sind, durch welche ein Wärmestrom mit einem Temperaturgradienten <10⁴ °K/cm fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die ungleich temperierten Teile des Thermoschenkels aus n-leitendem oder aus p-leitendem einkristallinem, polykristallinem oder amor phem Halbleitermaterial bestehen, daß dieses Halbleiterma terial mindestens an seiner Oberfläche eine so hohe Konzen tration von Elektronen oder Defektelektronen aufweist, daß dort das Fermi-Niveau bei Raumtemperatur einen Abstand vom Leitungsband bzw. vom Valenzband hat, welcher höchstens ein Zehntel des Halbleiter-Bandabstandes beträgt, daß auf diese Halbleiteroberfläche eine Deckschicht aus Metall, aus einer Metall-Legierung, aus einer metallisch leitenden Verbindung oder aus einem Supraleiter aufgebracht ist, so daß die Druck- Kontakte zwischen den beiden ungleich temperierten Teilen des Thermoschenkels Tunnelkontakte zwischen metallisch leitendem oder supra-leitendem Material sind, und daß die Dicke der Deck-Schicht kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Majoritätsladungsträger im Halbleitermaterial, aus welchem die ungleich temperierten Teile des Thermoschenkels bestehen.

2. Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Druck-Kontakte zwi schen den beiden ungleich temperierten Teilen des Thermoschen kels so klein ist, daß die Größe des Gesamt-Wärmewiderstandes der thermoelektrischen Anordnung durch die Tunnelkontakte zwi schen den beiden ungleich temperierten Teilen des Thermoschen kels bestimmt wird.

3. Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die ungleich temperierten Teile des Thermoschen kels aus zwei Halbleiterscheiben bestehen, und daß mindestens eine Halbleiterscheibe so an ihrer Oberfläche strukturiert ist, daß die Berührung zwischen den beiden Halbleiterscheiben eine Vielzahl von Druck-Kontakten mit Durchmessern ≦ 1×10^-4 cm ergibt.

4. Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der elektrische Widerstand und damit die Lei stungsabgabe oder Leistungsaufnahme eines Thermoschenkels über die Größe des mechanischen Drucks eingestellt wird.

5. Thermoelektrische Anordnung, nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ungleich temperierten Teile des Thermoschenkels aus Element-Halbleitern wie z. B. Germanium oder Silizium oder aus Verbindungshalbleitern wie z. B. SiC, III/V-Verbindungen oder II/VI-Verbindungen bestehen.

6. Thermoelektrische Anordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Wärme verluste durch Strahlung und zur besseren Anpassung an große Temperaturdifferenzen zwei oder mehrere Thermoschenkel aus je zwei getrennten und ungleich temperierten Teilen, thermisch und elektrisch in Serie zu einem segmentierten Thermoschenkel zu sammengesetzt sind.

7. Thermoelektrische Anordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ungleich tem perierten Teile des Thermoschenkels durch mechanischen Druck zusammengehalten werden, welcher mit Hilfe eines Magnetfeldes erzeugt ist.

8. Thermoelektrische Anordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Tunnelkontak te zwischen den beiden ungleich temperierten Teilen des Thermo schenkels - zur Reduzierung der thermischen Nebenschlüsse - von Vakuum umgeben sind, und daß der mechanische Druck, mit dem die Kontaktwiderstände zusammengehalten werden, aus der Druckdif ferenz zwischen dem Vakuum und der umgebenden Atmosphäre stammt.

9. Thermoelektrische Anordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermoschenkel gemäß der Erfindung in einem eigenen Vakuumgehäuse untergebracht ist.

10. Thermoelektrische Anordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seebeckelement oder ein Peltierelement mit einem p-Schenkel und einem n-Schenkel gemäß der Erfindung - oder mehrere Seebeckelemente oder Pel tier-Elemente gemäß der Erfindung - in einem gemeinsamen Vaku umgehäuse untergebracht sind.

11. Thermoelektrische Anordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seebeckelement oder ein Peltierelement gemäß der Erfindung - oder eine Mehrzahl dieser Seebeckelemente oder Peltierelemente parallel und in Serie geschaltet - als Thermogenerator oder als Peltier-Küh ler benutzt ist.

12. Thermoelektrische Anordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermoelektrische An ordnung gemäß der Erfindung zusammen mit einem Supraleiter oder mit einer supraleitenden Anordnung eine Funktionseinheit bildet.

13. Thermoelektrische Anordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermoelektrische An ordnung gemäß der Erfindung als Thermogenerator mit einer ther moelektrischen Anordnung als Wärmepumpe eine Funktionseinheit bildet.