半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置，属于半导体热电致冷材料电学性能测试领域。解决了生产过程中对半导体热电致冷材料的电学性能进行测试的过程复杂和破坏测试样品完整性的问题。升降式四相滑动端子包括4个输入端和4个输出端；数字电压表的两个电压测试端分别与升降式四相滑动端子的两个输入端连接，数显恒流源的两个电流测试端分别与升降式四相滑动端子的另两个输入端连接，升降式四相滑动端子的4个输出端分别与赛贝克系数测试模块的4个输入端、大尺寸晶棒电导率测试模块的4个输入端和小块切割样品电导率测试模块的4个输入端连接。它主要用于对半导体热电致冷材料电学性能测试。
【技术实现步骤摘要】
半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置
本专利技术属于半导体热电致冷材料电学性能测试领域。
技术介绍
电导率和塞贝克系数是衡量半导体致冷材料电学性能优劣的重要参数，在半导体致冷材料性能优化与研发过程中电学参数的测试方法已经基本成熟。但是，在材料的生产过程中电学参数的监测过程还存在没有解决的技术难题。在热电材料的生产过程中，以Bi2Te3基取向固溶体晶棒为例，通常采用熔炼区熔法生产，区熔过程中由于熔区对材料产生分凝作用从而造成在晶棒材料头、尾的成分偏析使材料的热电性能发生变化。通常情况下晶棒的头、尾部热电性能较差，需要对晶棒的头尾进行截取回收利用，以降低材料的生产成本。如何准确选取最佳的截取位置并得到电导率及Seebeck系数均达标的产品是一个难以解决的问题。生产的柱状晶棒各处电学性能是否均匀达标，无法在生产过程中直接进行监测，通常采用的方法是先将晶棒切割成小块条形长方晶体颗粒，对晶体颗粒进行标号再逐个测量，然后通过建立直角坐标系将测量结果描绘成变化曲线来分析产品性能的分布情况。这种方法虽然测试结果精确，但是耗时费力、效率低下，而且还大大破坏了产品的完整性，难于实现对所有晶棒材料电学性能的监测。由于工艺环境的波动必然导致产品之间存在个性化差异，所以对晶棒头、尾切割位置的选取只能做粗略的估算，这必然造成不合格产品的漏检与合格产品的浪费。不合格材料一旦进入器件的生产流程，不仅会造成原材料的巨大浪费，而且会直接影响热电器件的性能则可能会造成更加严重的后果和更大的经济损失。此外，对不同电学参数的测试通常采取不同的测试平台进行，这样的做法不仅造成测试设备的重复设置、体积庞大、资源浪费，同时也不利于测试系统的集约化从而影响其便携性。目前，在半导体热电致冷材料生产中急需既能够实现材料电学性能精确测试又能实现材料生产过程中电学性能高效率监测的综合性测试装置。本专利技术专利就是为解决这一实际问题提出的。
技术实现思路
本专利技术是为了解决生产过程中对半导体热电致冷材料的电学性能进行测试的过程复杂和破坏测试样品完整性的问题。本专利技术提供了一种半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置。半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置，它包括数字电压表、数显恒流源、升降式四相滑动端子、赛贝克系数测试模块、大尺寸晶棒电导率测试模块、小块切割样品电导率测试模块；所述的升降式四相滑动端子包括4个输入端和4个输出端；数字电压表的两个电压测试端分别与升降式四相滑动端子的两个输入端连接，数显恒流源的两个电流测试端分别与升降式四相滑动端子的另两个输入端连接，升降式四相滑动端子的4个输出端分别与赛贝克系数测试模块的4个输入端、大尺寸晶棒电导率测试模块的4个输入端和小块切割样品电导率测试模块的4个输入端连接。所述的大尺寸晶棒电导率测试模块包括可调节探针和样品夹，所述的可调节探针具有两个接触探头，且两个接触探头之间的距离可调，该两个接触探头用于检测待测晶体样品上任意两点之间的电压，一个接触探头同时与数显恒流源的一个电流测试端和数字电压表的一个电压测试端连接，另一个接触探头同时与数显恒流源的另一个电流测试端和数字电压表的另一个电压测试端连接，样品夹用于夹持待测晶体样品，还用于接收测试电压。所述的可调节探针的两个接触探头为柱状铜质电极。所述的小块切割样品电导率测试模块包括1号双向换向开关和2个测试电极；1号双向换向开关具有两个输入端、两个输出端和两个可动端，2个测试电极用于夹固待测晶体样品，且2个测试电极的分别与1号双向换向开关的两个可动端连接，1号双向换向开关的一个输入端同时与数显恒流源的一个电流测试端和数字电压表的一个电压测试端连接，1号双向换向开关的另一个输入端同时与数显恒流源的另一个电流测试端和数字电压表的另一个电压测试端连接。所述的赛贝克系数测试模块包括数字温度控制表、温度控制开关、电压测试开关、2号双向换向开关、1号温度调节开关、2号温度调节开关、恒温电极和温度控制电极；2号双向换向开关具有两个输入端、两个输出端和两个可动端，电压测试开关具有两个可动端和两个固定端，温度控制开关、1号温度调节开关和2号温度调节开关均为单刀单掷开关，恒温电极和温度控制电极分别用于夹固在待测晶体样品的两端，数字温度控制表的电流输入端与温度控制开关的一端连接，温度控制开关的另一端与恒温电极连接，数字温度控制表的两个电流输出端分别与2号双向换向开关的两个输入端连接，2号双向换向开关的两个可动端分别与电压测试开关的两个可动端连接，电压测试开关两个输出端用于与数字电压表的两个电压测试端连接，2号双向换向开关的两个输出端分别与恒温电极和温度控制电极连接，1号温度调节开关和2号温度调节开关的一端均与温度控制电极连接，1号温度调节开关的另一端和2号温度调节开关的另一端用于与数显恒流源的两个电流测试端连接。本专利技术所述的半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置具有如下优点：1.可以在生产过程中直接测量材料的相关电学性能，方便对生产中材料性能的监测，简化测试过程，提升测试效率。本专利技术可以测量不同尺寸半导体热电材料柱状晶棒的电导率和塞贝克系数，扩大了可测样品的范围。2.经验证本专利技术参照常温下半导体热电材料电导率和塞贝克系数测量的相关标准，采用探针测量技术，可以在生产过程中对产品的电导率变化进行监测，在不损毁产品的前提下，可以对整个产品电导率的均匀性进行测量。3.本专利技术提出的半导体热电材料电学性能综合监测装置通过模块组合方式使三个测试模块共用一套测试用电表实现不同尺寸样品、不同电学参数的测试，从而大幅度降低设备成本。该装置设计合理，操作简单，成本低廉，既适于生产企业的产品制造又适于科研院所的产品研发使用。附图说明图1为本专利技术所述的半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置的原理示意图；图2为大尺寸晶棒电导率测试模块的原理示意图；图3为小块切割样品电导率测试模块的原理示意图；图4为赛贝克系数测试模块的原理示意图。具体实施方式具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置，它包括数字电压表1、数显恒流源2、升降式四相滑动端子3、赛贝克系数测试模块4、大尺寸晶棒电导率测试模块5、小块切割样品电导率测试模块6；所述的升降式四相滑动端子3包括4个输入端和4个输出端；数字电压表1的两个电压测试端分别与升降式四相滑动端子3的两个输入端连接，数显恒流源2的两个电流测试端分别与升降式四相滑动端子3的另两个输入端连接，升降式四相滑动端子3的4个输出端分别与赛贝克系数测试模块4的4个输入端、大尺寸晶棒电导率测试模块5的4个输入端和小块切割样品电导率测试模块6的4个输入端连接。具体实施方式二：参见图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置的区别在于，所述的大尺寸晶棒电导率测试模块5包括可调节探针5-1和样品夹5-2，所述的可调节探针5-1具有两个接触探头，且两个接触探头之间的距离可调，该两个接触探头用于检测待测晶体样品7上任意两点之间的电压，一个接触探头同时与数显恒流源2的一个电流测试端和数字电压表1的一个电压测试端连接，另一个接触探头同时与数显恒流源2的另一个电流测试端和数字电压表1的另一个电压测试端连接，样品夹5-2用于夹持待测晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置，其特征在于，它包括数字电压表(1)、数显恒流源(2)、升降式四相滑动端子(3)、赛贝克系数测试模块(4)、大尺寸晶棒电导率测试模块(5)、小块切割样品电导率测试模块(6)；所述的升降式四相滑动端子(3)包括4个输入端和4个输出端；数字电压表(1)的两个电压测试端分别与升降式四相滑动端子(3)的两个输入端连接，数显恒流源(2)的两个电流测试端分别与升降式四相滑动端子(3)的另两个输入端连接，升降式四相滑动端子(3)的4个输出端分别与赛贝克系数测试模块(4)的4个输入端、大尺寸晶棒电导率测试模块(5)的4个输入端和小块切割样品电导率测试模块(6)的4个输入端连接。
【技术特征摘要】
1.半导体热电致冷材料电学参数综合监测装置，它包括数字电压表(1)、数显恒流源(2)、升降式四相滑动端子(3)、赛贝克系数测试模块(4)、大尺寸晶棒电导率测试模块(5)、小块切割样品电导率测试模块(6)；所述的升降式四相滑动端子(3)包括4个输入端和4个输出端；数字电压表(1)的两个电压测试端分别与升降式四相滑动端子(3)的两个输入端连接，数显恒流源(2)的两个电流测试端分别与升降式四相滑动端子(3)的另两个输入端连接，升降式四相滑动端子(3)的4个输出端分别与赛贝克系数测试模块(4)的4个输入端、大尺寸晶棒电导率测试模块(5)的4个输入端和小块切割样品电导率测试模块(6)的4个输入端连接；其特征在于，所述的赛贝克系数测试模块(4)包括数字温度控制表(4-1)、温度控制开关(K1)、电压测试开关(K2)、2号双向换向开关(K3)、1号温度调节开关(K4)、2号温度调节开关(K5)、恒温电极(4-3)和温度控制电极(4-2)；2号双向换向开关(K3)具有两个输入端、两个输出端和两个可动端，电压测试开关(K2)具有两个可动端和两个固定端，温度控制开关(K1)、1号温度调节开关(K4)和2号温度调节开关(K5)均为单刀单掷开关，恒温电极(4-3)和温度控制电极(4-2)分别用于夹固在待测晶体样品(7)的两端，数字温度控制表(4-1)的电流输入端与温度控制开关(K1)的一端连接，温度控制开关(K1)的另一端与恒温电极(4-3)连接，数字温度控制表(4-1)的两个电流输出端分别与2号双向换向开关(K3)的两个输入端连接，2号双向换向开关(K3)的两个可动端分别与电压测试开关(K2)的两个可动端连接，电压测试开关(K2)两个输出端用于与数字电压表(1)的两个电压测试端连接，2号双向换向开关(K3)的两个输出端分别与恒温电极(4-3)和温度控制电极(4-2)连接，1...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡建民，李理，王月媛，曲秀荣，秦兆慧，李将录，
申请(专利权)人：哈尔滨师范大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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