【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于温控系统热传递分析，尤其是涉及一种多级半导体制冷器性能的测量方法。
技术介绍
1、当电流通过不同导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处还会分别出现吸热、放热的现象，这种现象是一类热电效应，称为珀尔帖效应。温差电制冷器件(thermoelectric cooler，tec)是利用半导体的珀尔帖效应制冷的器件，具有无噪声、无振动、体积小、质量轻、可靠性高、制冷量大、控温精确等优点。
2、tec的主体由陶瓷基板(通常为氮化铝)、导流片(通常为铜)和热电粒子(通常为碲化铋)构成。导流片电镀在陶瓷基板上，焊接热电粒子，构成电流通路；热电粒子根据各组分比例的差异分为p型和n型，因此在外加电压下两种粒子间发生珀尔帖效应，在器件的一端放热、一端吸热，实现制冷。对于碲化铋基的热电粒子，单级tec的最大制冷温差可以达到70k左右，随制冷温差的提高，制冷效率迅速下降，性能降低。多级tec由单级tec级联堆叠而成，每级冷端与下一级的热端相接触，达到增大制冷温差、提高器件性能的目的。多级tec设计程序的应用场景是对于给定的性能要求，设计未知的多级tec，或者根据需要使用的多级tec几何参数及所用梯度碲化铋的材料特性进行反推多级tec的电性能参数，省去了制作和测量多级tec的步骤。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供多级半导体制冷器性能的测量方法，尤其适合给定tec的性能要求前提下计算tec几何参数及所用梯度碲化铋的材料特性参数。
3、确定多级半导体制冷器性能的计算方程，
4、
5、v＝ir+αpn(th-tc) (2)
6、
7、
8、
9、其中，cop为多级半导体制冷器的制冷效率，th为多级半导体制冷器的热端温度，tc为多级半导体制冷器的冷端温度，qc为多级半导体制冷器的热负载，v为多级半导体制冷器的工作电压，tcw为多级半导体制冷器的最大冷端温度，pin为多级半导体制冷器的最大输入功率，i为通过多级半导体制冷器的电流，k为单级半导体制冷器在额定工况温度下单对的n型和p型元件的热导之和，r为单级半导体制冷器在额定工况温度下单对的n型和p型元件的电阻之和，apn为单级半导体制冷器在额定工况温度下的单对n型和p型元件的塞贝克系数绝对值之和，qi,h和qi,c分别是第i级热端发热功率和冷端制冷功率，ni是第i级的pn对对数，ai是第i级在额定工况温度下的单对n型和p型元件的塞贝克系数绝对值之和，即ai＝|ap|+|an|，ti是第i级的热端陶瓷基板温度，同时也是第i+1级的冷端陶瓷基板温度，ki是第i级在额定工况温度下单对的n型和p型元件的热导之和，ri是第i级在额定工况温度下单对的n型和p型元件的电阻之和，λi＝λ(tm,i)是额定工况温度tm下的单对n型和p型元件的热导率，ρi＝ρ(tm,i)是额定工况温度tm下的单对n型和p型元件的电阻率，hi和si分别是一个热电元件的高度和横截面积；
10、在已知多级半导体制冷器的几何参数及所用梯度碲化铋的材料特性参数时利用方程(1)-(9)得到多级半导体制冷器的电性能参数；
11、在已知多级半导体制冷器的电性能参数时利用方程(1)-(9)反推得到多级半导体制冷器的几何参数及所用梯度碲化铋的材料特性参数。
12、进一步地，计算方程中电流i的取值范围由工作点确定，令电流i从0开始取值并逐步增大，通过计算方程来计算电压，直到电压达到工作电压时停止，即找到了工作点。
13、进一步地，工作点需要遵守输入功率小于最大输入功率pin和冷端温度小于最大冷端温度tcw。
14、第二方面，提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本公开提供的多级半导体制冷器性能的测量方法。
15、第三方面，提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行本公开提供的多级半导体制冷器性能的测量方法。
16、第四方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序/指令在被处理器执行本公开提供的多级半导体制冷器性能的测量方法。
17、本专利技术具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，可以根据计算出的多级tec的电性能参数,形成针对需要控温的负载最优化的多级tec使用方案,达到成本较低、控温能力足够、可靠性高的目标；通过计算结果指导选用最合适的碲化铋材料,达到有效降低材料成本,并满足高标准控温要求的目标；提供了一种快速设计方法，通过仿真计算和循环穷举法，能够在较短的时间内找到满足性能要求的设计方案，减少了传统设计方法中的试错时间和成本；通过详细的控制方程和优化算法，确保设计出的多级tec在实际运行中能够达到预期的性能指标，提高了设计的精度和可靠性。
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1.一种多级半导体制冷器性能的测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：计算方程中电流I的取值范围由工作点确定，令电流I从0开始取值并逐步增大，通过计算方程来计算电压，直到电压达到工作电压时停止，即找到了工作点。
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于：工作点需要遵守输入功率小于最大输入功率Pin和冷端温度小于最大冷端温度Tcw。
4.一种电子设备，包括：
5.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行根据权利要求1～3中任一项所述的方法。
6.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序/指令在被处理器执行时实现根据权利要求1～3中任一项所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种多级半导体制冷器性能的测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：计算方程中电流i的取值范围由工作点确定，令电流i从0开始取值并逐步增大，通过计算方程来计算电压，直到电压达到工作电压时停止，即找到了工作点。
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于：工作点需要遵守输入功率小于最大输入功...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕冬翔，陈彦希，吴跃，郑斌，梁亮，刘晓伟，韩子川，刘嘉鑫，李文鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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