一种测量热电材料塞贝克系数的新方法

一种测试膜状热电材料Seebeck系数的方法及其测试装置[发明专利]

专利名称：一种测试膜状热电材料Seebeck系数的方法及其测试装置
专利类型：发明专利
发明人：栾伟玲,王伟,王统才
申请号：CN201210586343.1
申请日：20121228
公开号：CN103901071A
公开日：
20140702
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种测试膜状热电材料Seebeck系数的方法及其测试装置，涉及专门适用于检测的热电半导体器件或其部件的方法或设备，尤其涉及一种用于测试膜状热电半导体材料Seebeck系数的方法与装置，包括测试端模块，加热模块和数据采集模块的测试装置，使用可调恒流源控制条状陶瓷加热片，控制待测试样两端的温差，测试端模块配置与待测试样沿等势线方向成线接触的丝状电极，通过丝状电极采集温差电动势信号，通过数据采集模块转换为数字信号后传送给计算机。

本发明的方法可以更好的避免材料边缘效应和采样点接触不良造成的测量误差，可根据待测试样的规格设置丝式电极的距离及条状陶瓷加热片的位置，解决了现有的测试模块无法针对不同规格尺寸的样品进行测试的问题。

申请人：华东理工大学
地址：200237 上海市徐汇区梅陇路130号
国籍：CN
代理机构：上海三和万国知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：刘立平
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用四探针平台测量热电材料塞贝克系数的实验探索

构简单，测量较为准确，并可以配合精密恒流源与直流数字电压表直接测出热电材料
的电导率。为本科生设计大学物理实验项目时，可以应用本 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ提供的测试方法结合薄膜制备手段组成热电薄膜制备与表征的一系列实验。关键词热电材料；塞贝克系数；四探针平台
ｔｅｒｉａｌｓ．Ｆｏｕｒ — ｐｒｏｂｅｐｌａｔｆｏｒｍｗｉｔｈＰｅｌｔｉｅｒｔｉｌｅｓ，ｔｈｅｒｍａｌｉｍａｇｅｒ，ｄｉｇｉｔａｌｖｏｌｔｍｅｔｅｒｉｓｕｓｅｄｔｏ
物理与工程
Ｖｏ１．２７Ｎｏ．５２０１７
用四探针平台测量热电材料塞贝克系数的实验探索
裴艺丽张师平。李亚男陈森吴平。
（北京科技大学物理实验中心；数理学院，北京１０００８３）摘要热电材料能实现电能和热能之间的相互转化，具有清洁无污染等特点，在未来能源中具有越来越重要的地位。塞贝克系数是指热电材料上存在温度差异时弓ｆ起的电势差与温差的比值，是热电材料热电特性衡量的主要参数之一。本文使用四探针平台配合珀尔贴片、热像仪、数字电压表等设备搭建了塞贝克系数的测量装置。此装置不仅结

热电材料塞贝克系数测试

热电材料塞贝克系数测试2019-09-02《中国测试杂志》2014年第三期1Seebeck系数测试原理Seebeck效应指的是热能转换为电能的现象，是热电材料应⽤的理论基础，它被称为热电第⼀效应。

Seebeck系数通常也称为温差电动势率，根据Seebeck系数的定义[5]，被测材料和参考材料之间满⾜如下关系[1]：根据式（1），通常将Seebeck系数的测量装置设计成图1所⽰的形式。

在实际测试中，通常在上下电极中的⼀端安装加热或制冷装置使样品两端产⽣温差ΔT′，然后由热电偶测出温差ΔT和电压V2Seebeck系数测试的影响因素2.1热电偶Seebeck效应的影响由式（1）得到的Seebeck系数实际上为被测材料和参考材料（即测温热电偶）[1]之间的相对Seebeck系数。

在实际计算中，需要考虑测温热电偶的绝对Seebeck系数的影响才能得到反映被测材料本征性能的绝对Seebeck系数，即：αs=limΔT0VsrΔT+αr（2）式中：αs———被测材料的绝对Seebeck系数；αr———热电偶材料的绝对Seebeck系数；ΔT———温差[1]；Vsr———ΔT产⽣的Seebeck电势。

本研究分别以康铜和Ca3Co4O9为研究对象，测试其绝对Seebeck系数，测试所⽤热电偶材料为Pt/PtRh。

由于实际测试中通过热电偶负极Pt线测Seebeck电势，所以查表[7]可得Pt在100～2000K之间系列温度点的Seebeck系数。

⽤最⼩⼆乘法拟合得到任意温度时Pt的Seebeck系数，根据式（2）计算得出被测材料的绝对Seebeck系数。

通过对⽐样品的绝对Seebeck系数和相对于热电偶的相对Seebeck系数，研究热电偶Seebeck效应对材料Seebeck系数测试的影响。

图2和图3分别为康铜和Ca3Co4O9的Seebeck系数随温度变化曲线。

本研究所⽤康铜试样为德国Linseis公司⽣产的⽤来校准仪器的标准样品。

瞬态法测量塞贝克系数

瞬态法测量塞贝克系数
瞬态法是一种测量材料热传导性质的实用技术，可以用于测量材料的热传导系数、热阻、热容等参数，其中塞贝克系数是非常关键的一个参数。

塞贝克效应是指在外加热力作用下，导体内部会产生电势差。

此效应是由于不同材料
的电子不同，导体中自由电子的热运动将导致电子的能量和位置的变化。

当外部温度变化时，导体中的自由电子将从高温区向低温区运动，这种电子流动将产生电势差，这就是塞
贝克效应。

而塞贝克系数就是衡量导体在热力作用下产生电势差的参数。

瞬态法测量塞贝克系数的基本原理是，样品先被加热，然后在热源去除后，测量样品
中的温度变化和电势变化。

实验中需要先用热源加热样品使样品内部形成恒定的温度梯度，并测量不同位置的温度变化。

然后移除热源，在恒定温度的背景下，测量样品中的电势变化。

这样可以根据温度和电势的变化曲线，利用傅里叶热传导方程算出塞贝克系数。

采用
瞬态法可以减少加热时间，避免测量中的热损失，同时可以方便地测量样品中的温度分布
和电势分布，使测量结果更为精确。

需要注意的是，在实际测量中，需要避免影响测量结果的一些因素。

例如，在测量中
需要保证样品中的温度梯度是恒定的且不受外界因素影响；还需要防止电磁干扰影响测量
结果。

此外，对于不同材料，需要考虑其对应的温度范围和电势变化范围，以便确定合适
的测量方案。

总体上说，瞬态法是一种高精度、非接触测量方法，可以用于测量材料的热传导和电
学性质。

瞬态法测量塞贝克系数在材料科学、电子工程等领域具有广泛应用前景，为相关
领域的研究提供了有力的支持。

电阻测试仪测试塞贝克系数的原理

电阻测试仪测试塞贝克系数的原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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热电材料塞贝克系数测试仪研制

热电材料塞贝克系数测试仪研制李洪涛;郅惠博;吴益文;王彪;徐杰;陈杰;吴子华;宿太超【摘要】为避免热电材料在高温测试过程中被氧化,基于塞贝克效应(Seebeck effect)设计一种在真空高温环境下测试热电材料Seebeck系数的新型装置.装置主要包括真空系统、样品支架系统和控制总成3部分.该新型装置成本低廉,易于操作,其应用不但可以有效防止高温环境中样品测试的氧化现象,而且可以在高温真空环境下准确、快速地测量样品的Seebeck系数.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2014(040)001【总页数】4页(P66-68,82)【关键词】热电材料;塞贝克系数;装置;真空;高温;氧化【作者】李洪涛;郅惠博;吴益文;王彪;徐杰;陈杰;吴子华;宿太超【作者单位】上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海第二工业大学,上海201209;河南理工大学,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TB34;TB942;TM930.12;TP274热电材料是一种基于塞贝克（Seebeck）效应和帕尔贴（Peltier）效应，通过固体材料内部载流子输运实现热能与电能相互转换的新型功能材料[1-3]。

以热电材料为核心部件的热电器件可以制作成温差发电或温差电制冷装置，称之为热电装置（thermoelectricdevices，TE装置）。

热电装置在热电发电和温差电制冷领域具有广泛的应用前景[1-10]。

热电材料品质的优劣取决于其热电性能，Seebeck系数是评价热电性能的重要指标之一[1-3]。

目前，市场化实际应用的热电材料大多为金属合金化合物[1-10]。

由于这些合金化合物在高温环境中易氧化，直接导致材料的本征性能下降，从而造成了高温环境下Seebeck系数测量的不准确。

一种热电材料塞贝克系数的测量装置和方法[发明专利]

专利名称：一种热电材料塞贝克系数的测量装置和方法专利类型：发明专利
发明人：李硕,任玲玲,姚雅萱
申请号：CN202010918916.0
申请日：20200904
公开号：CN112034002A
公开日：
20201204
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明实施例公开了一种热电材料塞贝克系数的测量装置和方法，该装置包括：加热炉，所述加热炉为气密封炉体；样品台，所述样品台包括冷端样品台和热端样品台，热电样品的一端固定于所述冷端样品台，所述热电样品的另一端固定于所述热端样品台；加热器，所述加热器安装于所述热端样品台；热电偶裸丝，所述热电偶裸丝包括第一热电偶裸丝和第二热电偶裸丝，所述第一热电偶裸丝套设于第一陶瓷管中，且所述第一热电偶裸丝的探头外露于所述第一陶瓷管并压紧于所述热电样品的表面；所述第二热电偶裸丝套设于第二陶瓷管中，且所述第二热电偶裸丝的探头外露于所述第二陶瓷管并压紧于所述热电样品的表面。

其解决了塞贝克系数测量准确性较差的技术问题。

申请人：中国计量科学研究院
地址：100029 北京市朝阳区北三环东路18号
国籍：CN
代理机构：北京悦和知识产权代理有限公司
代理人：司丽春
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