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關于熱電材料性能導熱系數的測定相關知識

測量導熱系數時,，應盡量減少被測元件以輻射、對流和導熱等方式傳遞給周圍空氣的熱量。

　　測量元件導熱系數的方法有法和相對法,。確定導熱系數時應測量加熱器的功率,。通常用電加熱器加熱元件，其功率由電流及電壓求得,。測量時采用的元件幾何尺寸視材料的導熱性能而定,。高導熱系數的半導體材料，其元件的長度對截面積之比值應大一些,，否則不易建立足夠大的溫差,。當元件的導熱系數較小時,，應采用小的元件,，以避免產生太大的溫差，減少漏入周圍環(huán)境的熱量,。短的元件使實驗過程中工況穩(wěn)定所需的時間縮短,。對于短的半導體元件，不言而喻,，元件和熱源,、冷源之間的接觸熱阻應很小，為此表面必須在機械加工后再拋光,，使元件和冷,、熱源均有平而光的接觸表面。裝配時在表面上還要抹一層油脂,，或在元件表面掛錫后,，與熱源或冷源焊接在一起。

　　漏熱量用實驗測定,。測定時將元件換成另一件導熱系數很低,、且其導熱系數數值已知的材料，通過試驗求出加入的熱量以及通過該替換物的熱量,，即得到漏熱量,。元件兩端的熱阻也用實驗測定，測定時取材料相同但長度不同的元件,，放到測量系統(tǒng)內,，比較測量結果后求出熱阻。

　　上述方法曾用于測量半導體材料的導熱系數,，溫度范圍為室溫至液氨溫度,。當實驗溫度升得很高時，向周圍環(huán)境的漏熱也達到很大的數值,，測量精度下降,。在這種情況下，宜用相對法測量元件的導熱系數。

　　相對法測量系統(tǒng)待測元件夾在兩塊標準材料塊之問,，標準材料塊的導熱系數是已知的,。試件、冷庫壓縮機組以及熱源外面用絕熱材料包裹以減少漏熱,。盛放試件元件的容器,，其容器壁被加熱，以保持壁面溫度與半導體元件的溫度相近,。取流經半導體元件的熱量,，等于流經元件上、下側標準材料塊的熱量平均值,。元件,、標準塊以及冷、熱源的表面均經研磨加工,，使其既光滑又平整,，以改善熱接觸條件。因為熱電偶固定在標準塊上以及元件上,，而不是埋在冷源和熱源上,，故接觸電阻產生的溫差可以不考慮。

　　標準塊用的材料制成,。原則上標準塊的導熱系數與元件材料的導熱系數應有相同的數量級,，以保證標準塊上的溫差與元件的溫差相近。

附BKTEM-Dx全自動熱電性能分析系統(tǒng)

BKTEM-Dx全自動熱電性能分析系統(tǒng)

關鍵詞：熱電材料,，Seebeck系數,，電導率， 電阻率,，V-1裝置

產品介紹：

   BKTEM-Dx熱電性能分析系統(tǒng)是一款全新的自動化熱電賽貝克系數測試儀,，

該儀器實現了一體化設計，無需手動,，電腦軟件上可以直接抽真空,，設置溫

度，只要將樣品裝上之后,，實現一鍵式的測量,，電阻率及各個表格能夠直觀出

現，其測試性能遠超越國內外熱電材料測試儀,，不僅可以用于塊體材料同時也

可以用于薄材料的測試,，是目前國內高等院校和材料研究所的重要設備。

對于熱電材料的研究,，熱電性能測試是*的試驗數據,。BKTEM-Dx(x=1,2,3)系列可以地測定半導體材料,、金屬材料及其他熱電材料(Bi2Te3, PbTe, Skutterudites等)及薄膜材料的Seebeck系數及電導率。主要原理和特點如下:

該裝置由高精度,，高靈敏度溫度可控的電阻爐和控制溫度用的微型加熱源構成,。通過PID程序控溫，采用四點法的方式測定半導體材料及熱電材料的Seebeck系數及電導率,、電阻率,。試樣與引線的接觸是否正常V-1裝置可以自動檢出，自動出來測試數據和測試報告,。

一,、適用范圍：

1、地測定半導體材料,、金屬材料及其他熱電(Bi2Te3,PbTe,Skutterudites康銅,、鎳、鎢等金屬,，Te,、Bi2Te3,、ZrNiSn,、ZnAgSb、NiMoSb,、SnTe,、FeNbSb、CuGaTe2,、GeTe,、Ag1-xCuS、Cu2ZnSnSe4等)的Seebeck系數及電導率,、電阻率,。

3、塊體和薄膜材料測均可以測試,。

4,、試樣與引線的接觸是否正常V-1裝置可以自動檢出。

5,、擁有分析軟件,，獨立分析，過程自動控制,，界面友好,。

6、國內高等院校材料系研究或是熱電材料生產單位,。

7,、汽車和燃油,、能源利用效率、替代能源領域,、熱電制冷.
8,、很多其他工業(yè)和研究領域-每年都會誕生新的應用領域。

二,、技術特點：

      一體化設計,，所有參數直接在電腦上操作，無須人工干預

·解決高溫下溫控精度不準的問題,，靜態(tài)法測量更加直觀的了解產品熱電材料的真正表征物理屬性,。

• 溫度檢測可采用J、K型熱電偶,，降低測試成本,。
  •  
• 每次可測試1-3個樣品.
• 采用數據采集技術，避免電路板數據采集技術帶來的干擾誤差,，可控溫場下同步測量賽貝克系數和電阻率,。
• 采用*的采集儀，測試報告自動生成,。
•  

測量溫度：室溫-600℃,800℃,1200℃ 可選

同時測試樣品數量：1個,，2個，3個 可選

控溫精度：0.5K（溫度波動:≤±0.1℃）

升溫速率：0.01 –100K/min,，極大得提高測試時間

測量原理：塞貝克系數：靜態(tài)直流電,；電阻系數：四端法

測量范圍：塞貝克系數：0.5μV/K_25V/K；電阻系數：0.2Ohm-2.5KOhm

分辨率：塞貝克系數：10nV/K;電阻系數： 10nOhm

測量精度：塞貝克系數：＜±6％,；電阻系數：＜±5％

樣品尺寸：塊體方條形：2-3×2-3 mm×10-23mm長,，薄膜材料：≥50 nm

熱電偶導距: ≥6 mm

電   流: 0 to 160 Ma

氣   氛：0 to 160 mA

加熱電極相數/電壓：單相，220V,，

夾具接觸熱阻：≤0.05 m²K/W

圖1 單一樣品測試系統(tǒng)原理示意圖

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