[发明专利]一种Seebeck系数测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体测试装置，特别是关于一种能在大气中、真空腔中或密闭气氛中进行测试的Seebeck系数测试装置。

背景技术

Seebeck系数是表征材料热电性能的重要参数，快速、准确测量Seebeck系数对材料热电性能确切的评估极具意义。目前采用静态法测量Seebeck系数的技术已经相当成熟，而且相应商用的Seebeck测量系统，像美国MMR公司的SB100和日本ULVAC公司的ZEM等早已问世。不可否认，静态法理论上能有效的消除由热电偶材质的不均匀性和非平衡接触引起的漂移电压，但是因为其自身的技术特点而具有相当大的局限性。首先，静态法需要严格的控制环境温度和试样上两测试点间的温差；而且同一个环境温度下需要变换多个温差，才能有效消除漂移电压，控温过程繁琐。其次，繁琐费时的控温过程决定了测试温度点的选取极其有限。有限的测温点将不能准确的观测到试样的Seebeck系数在温度范围内的变化趋势，在温度范围内存在试样的Seebeck系数峰值的情况下尤其如此。相比而言，在这一方面准静态法测量Seebeck系数的优势就要突出多了。准静态方法是给试样施加连续增加的热流，测试过程中试样的温度一直上升，且由于施与试样两端热流不相等，两测试点间同时存在一个温差。准静态的测试方法可以快速测量某一温度范围内试样的Seebeck系数，同时获得大量的数据点，准确的反映Seebeck系数的变化趋势和峰值。而且只要配置得当，准静态方法的测试精度可以与静态法相比拟甚至超越。但是对于准静态方法，要获得高的测试精度，必须做到以下几点：1）电压和温度信号必须在同一位置、同时测量。2）测温和测电压探头必须和试样表面有很好的热接触和电接触。3）热电偶的反应时间必须足够短，以能够准确的测量动态变化中的温度。4）高精度的温度和电压信号的采集。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种Seebeck系数测试装置，其结构简单、测试准确、高效，并能有效克服静态测试Seebeck系数设备低效率、数据不完整性等缺陷。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种Seebeck系数测试装置，其特征在于：它包括温差实现系统和信号采集系统，所述温差实现系统包括一陶瓷底座、两加热管、一可控硅调压器和两集热铜块；所述信号采集系统包括两热电偶、铜导线、一万用表和一计算机；所述陶瓷底座采用由一体成型的长边端和短边端构成的L型结构，所述长边端内横向间隔埋设有所述两加热管，所述两加热管分别与所述可控硅调压器连接；在所述陶瓷底座的短边端上，设置有与所述长边端垂直的所述两集热铜块，且所述两集热铜块与所述两加热管呈对应设置；在所述两集热铜块之间设置有所述两热电偶，且所述两热电偶一端分别与两路所述铜导线一端焊接成一个结点，该结点与所述陶瓷底座的长边端上表面之间夹设有试样，所述两热电偶另一端穿设在所述陶瓷底座的短边端内，并连接所述万用表的温度采集通道；两路所述铜导线另一端穿过所述陶瓷底座的短边端，依次连接所述万用表的电压采集通道和计算机，通过所述万用表将采集到的试样温度和电压信号通过GPIB接口输入至所述计算机内实时显示并记录。

所述两热电偶均采用直径为0.255mm的K型热电偶。

所述万用表采用具有六位半精度的34970A万用表。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用陶瓷底座、加热管、可控硅调压器、集热铜块、热电偶、铜导线、万用表和计算机构成的测试装置，克服了现有的测试存在的问题，适用于室温至250°C温度范围内的测试；并大大简化了现有Seebeck系数测试设备的结构，操作极其方便，测试准确、快速，成本低廉。2、本发明将热电偶与铜导线的一端焊接在一起，这样可以有效保证了温度信号与Seebeck电压信号在同一时间、同一位置的获取。3、本发明通过可控硅调压器控制加热管的加热电压，能有效为试样提供持续的温升和适当的温差。4、本发明由于采用两个直径为0.255mm的K型热电偶，该热电偶具有极快的反应速度，能够准确的测量动态变化中的温度。5、本发明采用具有六位半精度的34970A万用表，具有24个通道，能够同时对温度和电压信号进行采集。因此，本发明可以在半导体测试领域中广泛应用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的陶瓷底座立体结构示意图；

图3是本发明对LaCo_0.99Cu_0.01O₃样品进行三次重复测试结果与商用设备ZEM--2对该样品测试结果的对比图。

具体实施方式