本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制冷領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的測量方法。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體制冷片是一種利用特種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的pn結(jié)，通過pn結(jié)形成熱電偶對，當(dāng)接通直流電后，熱電偶對因塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)從而制冷。

2、相比于壓縮制冷或吸收制冷，半導(dǎo)體制冷片對工作環(huán)境要求低，不需要制冷工質(zhì)，安靜無振動。另外，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷片的工作電流，可控制其制冷功率的輸出。因此，半導(dǎo)體制冷片非常適合應(yīng)用于溫度控制要求很高的場合。半導(dǎo)體制冷片的選用和特性參數(shù)檢測尤為重要。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，《上海交通大學(xué)學(xué)報》vol.38,no.10,oct.2004.《半導(dǎo)體制冷元件特性參數(shù)測量及選用》提出了一種半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)測量的方法，該方法使用已知性能參數(shù)的半導(dǎo)體制冷片對待測的半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行散熱，以控制待測半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，性能單一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案在半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度保持不變的條件下，使用加熱器控制半導(dǎo)體制冷片的冷端溫度，即通過簡單的加熱器操作，在不同冷熱端溫差條件下測量半導(dǎo)體制冷片的特性參數(shù)，不僅無需使用復(fù)雜的外圍制冷設(shè)備，而且可以避免測量過程中的頻繁通斷電問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，所述方法包括以下步驟：s1：設(shè)置工作電流，給待測半導(dǎo)體制冷片通電，測量所述待測半導(dǎo)體制冷片在穩(wěn)恒狀態(tài)下的熱端溫度和冷端溫度；s2：保持所述熱端溫度不變，基于加熱器對所述待測半導(dǎo)體制冷片的冷端加熱，以使冷熱端溫差為零；調(diào)節(jié)所述加熱器，使所述冷端的溫度下降至目標(biāo)溫度，對應(yīng)測量所述加熱器的加熱功率；所述目標(biāo)溫度包括一序列小于所述熱端溫度并且大于所述冷端溫度的溫度值；給所述待測半導(dǎo)體制冷片斷電，使所述冷端的溫度上升至所述目標(biāo)溫度，對應(yīng)測量所述冷端和所述熱端之間的電動勢；s3：計算所述待測半導(dǎo)體制冷片的塞貝克系數(shù)以及電阻值；s4：根據(jù)第一公式計算所述待測半導(dǎo)體制冷片的熱傳導(dǎo)系數(shù)，所述第一公式具體為：

3、

4、其中，k為所述熱傳導(dǎo)系數(shù)，α為所述塞貝克系數(shù)，i為所述工作電流，tc為所述目標(biāo)溫度的一個所述溫度值，th為所述熱端溫度，rx為所述電阻值，p為所述加熱功率。

5、具體地，所述計算待測半導(dǎo)體制冷片的塞貝克系數(shù)的步驟包括，根據(jù)第二公式計算所述塞貝克系數(shù)，所述第二公式具體為：

6、α＝u/(th′tc),

7、其中,u為所述電動勢。

8、具體地，所述計算所述待測半導(dǎo)體制冷片的電阻值的步驟包括，根據(jù)第三公式計算所述電阻值，所述第三公式具體為：

9、

10、其中，rx為所述電阻值。

11、優(yōu)選地，步驟s2中，所述保持所述熱端溫度不變的步驟包括，基于所述散熱器對所述待測半導(dǎo)體制冷片的熱端散熱，以使所述熱端溫度恒等于環(huán)境溫度。

12、優(yōu)選地，基于所述加熱器對所述待測半導(dǎo)體制冷片的冷端加熱的步驟包括，將所述加熱器的加熱面緊貼所述待測半導(dǎo)體制冷片的冷端，通過薄膜加熱電阻對所述加熱面進(jìn)行加熱。

13、優(yōu)選地，所述方法還包括，設(shè)置不同的所述工作電流，重復(fù)步驟s1-s4，

14、以獲取所述待測半導(dǎo)體制冷片在不同工作電流下的熱傳導(dǎo)系數(shù)。

15、進(jìn)一步地，所述計算所述電阻值的方法包括雙臂電橋法。

16、進(jìn)一步地，所述步驟s3還包括，計算帕爾貼系數(shù)和制冷效率。

17、本發(fā)明通過上述技術(shù)方案達(dá)到的有益效果是：

18、1)通過對半導(dǎo)體制冷片通斷電一次即可獲得此次通電電流下，不同冷熱

19、端溫差時半導(dǎo)體制冷片的特性參數(shù)，簡化了測量操作，避免了頻繁通斷電導(dǎo)致的半導(dǎo)體制冷片的使用壽命折損。

20、2)通過熱端恒溫冷端加熱的方式實現(xiàn)對冷熱端溫差的控制，降低了測量

21、半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)中溫差控制的復(fù)雜性。

22、3)通電情況下，用不同溫差條件下的加熱功率替換制冷功率，簡化過程，

23、提高測量精度。

技術(shù)特征：

1.一種測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，其特征在于，所述計算待測半導(dǎo)體制冷片的塞貝克系數(shù)的步驟包括，根據(jù)第二公式計算所述塞貝克系數(shù)，所述第二公式具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，其特征在于，所述計算所述待測半導(dǎo)體制冷片的電阻值的步驟包括，根據(jù)第三公式計算所述電阻值，所述第三公式具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，其特征在于，步驟s2中，所述保持所述熱端溫度不變的步驟包括，基于所述散熱器對所述待測半導(dǎo)體制冷片的熱端散熱，以使所述熱端溫度恒等于環(huán)境溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，其特征在于，步驟s2中，基于所述加熱器對所述待測半導(dǎo)體制冷片的冷端加熱的步驟包括，將所述加熱器的加熱面緊貼所述待測半導(dǎo)體制冷片的冷端，通過薄膜加熱電阻對所述加熱面進(jìn)行加熱。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，其特征在于，所述方法還包括，設(shè)置不同的所述工作電流，重復(fù)步驟s1-s4，以獲取所述待測半導(dǎo)體制冷片在不同工作電流下的熱傳導(dǎo)系數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，其特征在于，所述計算所述電阻值的方法包括雙臂電橋法。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟s3還包括，計算帕爾貼系數(shù)和制冷效率。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種測量半導(dǎo)體制冷片特性參數(shù)的方法，該方法包括以下步驟：S1：通電，測量待測半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度和冷端溫度；S2：保持熱端溫度不變，用加熱器對冷端加熱，使冷熱端溫差為零；調(diào)節(jié)加熱器，使冷端的溫度下降，對應(yīng)測量加熱器的加熱功率；斷電，使冷端的溫度上升，對應(yīng)測量冷熱端電動勢；S3：計算所述待測半導(dǎo)體制冷片的塞貝克系數(shù)以及電阻值，并由此計算熱傳導(dǎo)系數(shù)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案基于薄膜加熱電阻的側(cè)向加熱，僅通過對冷端的加熱和斷電就能構(gòu)造冷熱端全溫度差，在制冷片工作電流不為零的條件下用加熱功率替代制冷功率，不僅簡化了測量過程，而且減少了計算誤差，提高了測量精度。

技術(shù)研發(fā)人員：王程遠(yuǎn),楊浩,梁天樂,陳婷,謝藝,張杰,歐陽建明,歐保全
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6