专利摘要

半导体热电材料温差电动势率的测试装置及测试方法，属于半导体热电材料热电性能测试领域。本发明是为了解决现有的半导体热电材料的温差电动势率测试过程繁琐、测试精度不高、测试效率低及测试系统复杂的问题。本发明通过对半导体热电材料温差电动势率的测试装置的操作，实现对半导体热电材料温差电动势率的测量。本发明用于测量温差电动势率。

权利要求

1.半导体热电材料温差电动势率的测试装置，其特征在于，它包括样品夹持装置、数字电压表(4)、数显恒流源(6)、直流稳压电源U、检流计(5)、可变电阻R1、标准电阻R0、电阻R2、单刀单掷开关K1、单刀单掷开关K7、触碰式开关K4、触碰式开关K5、双刀单掷开关K6、双刀双掷选择开关K2和双刀双掷转向开关K3；

样品夹持装置包括上电极(2)、下电极(7)、热电偶(3)和加热器(1)；加热器(1)位于上电极(2)的上方，热电偶(3)分别嵌固在上电极(2)的上表面和下电极(7)的下表面；上电极(2)和下电极(7)之间用于夹持样品；

标准电阻R0包括一对上下输入端和一对上下输出端；可变电阻R1的一端连接单刀单掷开关K7的动端；单刀单掷开关K7的静端连接直流稳压电源U的负极；直流稳压电源U的正极连接标准电阻R0的下输入端；标准电阻R0的上输入端连接可变电阻R1的另一端；

数显恒流源(6)的输出端连接双刀单掷开关K6的静端；双刀单掷开关K6的一个动端同时连接电阻R2的一端和单刀单掷开关K4的静端；双刀单掷开关K6的另一个动端同时连接单刀单掷开关K5的静端和加热器(1)的一个连接端；电阻R2的另一端同时连接单刀单掷开关K4的动端、单刀单掷开关K5的动端和加热器(2)的另一个连接端；

双刀双掷选择开关K2的左侧静端为标准端；双刀双掷选择开关K2的右侧静端为测试端；所述标准端分为上标准端和下标准端；所述测试端分为上测试端和下测试端；双刀双掷选择开关K2的动端分为上动端和下动端；

双刀双掷转向开关K3的左侧静端为左端；双刀双掷转向开关K3的右侧静端为右端；

上电极(2)的输出端连接双刀双掷选择开关K2的上测试端；下电极(7)的输出端连接双刀双掷选择开关K2的下测试端；双刀双掷选择开关K2的上标准端同时标准电阻R0的上输出端和热电偶(3)的输出端；双刀双掷选择开关K2的下标准端同时连接标准电阻R0的下输出端和单刀单掷开关K1的动端；

双刀双掷选择开关K2的动端连接双刀双掷转向开关K3的动端；双刀双掷转向开关K3右端连接数字电压表(4)的输入端；

单刀单掷开关K1的静端连接检流计(5)的一端，检流计(5)的另一端连接热电偶(3)的另一个输出端。

2.根据权利要求1所述的半导体热电材料温差电动势率的测试装置，其特征在于，所述电极(2)为铜电极。

3.根据权利要求1所述的半导体热电材料温差电动势率的测试装置，其特征在于，所述加热器(1)为半导体热电器件。

4.基于权利要求1所述的半导体热电材料温差电动势率的测试装置的测试方法，其特征在于，该测试方法包括下述步骤：

步骤一、将标准样品放置在样品夹持装置中的两个电极之间；

单刀单掷开关K1、单刀单掷开关K7、单刀单掷开关K4、单刀单掷开关K5、双刀单掷开关K6、双刀双掷选择开关K2、双刀双掷转向开关K3均维持断开状态；打开数字电压表(4)、数显恒流源(6)和检流计(5)，10分钟后对数字电压表(4)、数显恒流源(6)和检流计(5)进行调零；调整可变电阻R1至最大阻值；

步骤二、标定标准电压：将上电极(2)置于20℃恒温水内加热至20℃，将下电极(7)置于40℃恒温水内加热至40℃；闭合双刀双掷选择开关K2至测试端，闭合双刀双掷转向开关K3接通数字电压表(4)；数字电压表(4)上显示的电压标定为标准电压V₀；断开双刀双掷选择开关K2和双刀双掷转向开关K3；

步骤三、获取标准测试温差：闭合双刀双掷选择开关K2至标准端；闭合双刀双掷转向开关K3至左端，闭合单刀单掷开关K7，调节可变电阻R1的阻值使数字电压表(4)上显示的电压值等于步骤二中的标准电压V₀；

闭合单刀单掷开关K1接通检流计(5)；闭合双刀单掷开关K6接通数显恒流源(6)为加热器(1)供电，检流计(5)发生漂移；调整数显恒流源(6)的输出电流对检流计(5)调零；当检流计(5)为零时，此时数字电压表(4)上显示值为标准电压V₀，即上电极(2)和下电极(7)之间的温差为ΔT＝20℃，该温差即为标准测试温差ΔT；

步骤四、取下标准样品，将待测样品放置在样品夹持装置中的两个电极之间；闭合双刀双掷选择开关K2至测试端，读取数字电压表(4)的数值，该数值即为正向温差电动势U₁；闭合双刀双掷转向开关K3至右端，读取数字电压表(4)的数值，该数值即为反向温差电动势U₂；

步骤五、对步骤四中的正向温差电动势U₁和反向温差电动势U₂均取平均值，即 根据温差电动势率α的公式 得到温差电动势率。

5.根据权利要求4所述的半导体热电材料温差电动势率的测试方法，其特征在于，步骤三中所述的调整数显恒流源(6)的输出电流对检流计(5)调零，该调零过程为：先对数显恒流源(6)自身进行粗调调零，然后再进行微调调零，该微调调零过程为：闭合触碰式开关K4或触碰式开关K5对检流计(5)进行调零。

说明书

技术领域

本发明属于半导体热电材料热电性能测试领域。

背景技术

温差电动势率是半导体热电材料的重要热电参数之一。由于半导体热电材料的温差电动势率测量原理简单，目前的测量方法和测试装置相对比较成熟。然而，温差电动势率的测量在测试效率、设备简化和测量精度方面还有待提高。

传统的测试方法在温差的精确控制方面存在技术困难，需要在高温端加热源而在冷端通循环水的方式来完成，一方面要实现快速测试会造成温度漂移较大，从而温度控制难度增加，同时由于循环水系统的加入会造成测试设备体积增大、结构复杂，不但增加了设备成本而且也增大了设备的故障率。此外，传统的测试方式无法消除测试电极和测试导线温差电效应引入的测试误差，无法获得较高的测量精度。

发明内容

本发明是为了解决现有的半导体热电材料的温差电动势率测试过程繁琐、测试精度不高、测试效率低及测试系统复杂、制造成本高昂的问题，提出了半导体热电材料温差电动势率的测试装置及测试方法。

半导体热电材料温差电动势率的测试装置，它包括样品夹持装置、数字电压表、数显恒流源、直流稳压电源U、检流计、可变电阻R1、标准电阻R0、电阻R2、单刀单掷开关K1、单刀单掷开关K7、触碰式开关K4、触碰式开关K5、双刀单掷开关K6、双刀双掷选择开关K2、双刀双掷转向开关K3；

样品夹持装置包括上电极、下电极、热电偶和加热器；加热器位于上电极的上方，热电偶分别嵌固在上电极的上表面和下电极的下表面；上电极和下电极之间用于夹持样品；

标准电阻R0包括一对上下输入端和一对上下输出端；可变电阻R1的一端连接单刀单掷开关K7的动端；单刀单掷开关K7的静端连接直流稳压电源U的负极；直流稳压电源U的正极连接标准电阻R0的下输入端；标准电阻R0的上输入端连接可变电阻R1的另一端；

数显恒流源的输出端连接双刀单掷开关K6的静端；双刀单掷开关K6的一个动端同时连接电阻R2的一端和单刀单掷开关K4的静端；双刀单掷开关K6的另一个动端同时连接单刀单掷开关K5的静端和加热器的一个连接端；电阻R2的另一端同时连接单刀单掷开关K4的动端、单刀单掷开关K5的动端和加热器的另一个连接端；

双刀双掷选择开关K2的左侧静端为标准端；双刀双掷选择开关K2的右侧静端为测试端；所述标准端分为上标准端和下标准端；所述测试端分为上测试端和下测试端；双刀双掷选择开关K2的动端分为上动端和下动端；

双刀双掷转向开关K3的左侧静端为左端；双刀双掷转向开关K3的右侧静端为右端；

上电极的输出端连接双刀双掷选择开关K2的上测试端；下电极的输出端连接双刀双掷选择开关K2的下测试端；双刀双掷选择开关K2的上标准端同时标准电阻R0的上输出端和热电偶的输出端；双刀双掷选择开关K2的下标准端同时连接标准电阻R0的下输出端和单刀单掷开关K1的动端；

双刀双掷选择开关K2的动端连接双刀双掷转向开关K3的动端；双刀双掷转向开关K3的左端和右端串联，且右端连接数字电压表的输入端；

单刀单掷开关K1的静端连接检流计的一端，检流计的另一端连接热电偶的另一个输出端。

基于半导体热电材料温差电动势率的测试装置的测试方法，该测试方法包括下述步骤：

步骤一、将标准样品放置在样品夹持装置中的两个电极之间；

单刀单掷开关K1、单刀单掷开关K7、单刀单掷开关K4、单刀单掷开关K5、双刀单掷开关K6、双刀双掷选择开关K2、双刀双掷转向开关K3均维持断开状态；打开数字电压表、数显恒流源和检流计，10分钟后对数字电压表、数显恒流源和检流计进行调零；调整可变电阻R1至最大阻值；

步骤二、标定标准电压：将上夹持部件中的电极置于20℃恒温水内加热至20℃，将下夹持部件中的电极置于40℃恒温水内加热至40℃；闭合双刀双掷选择开关K2至测试端，闭合双刀双掷转向开关K3接通数字电压表；数字电压表上显示的电压标定为标准电压V₀；断开双刀双掷选择开关K2和双刀双掷转向开关K3；

步骤三、获取标准测试温差：闭合双刀双掷选择开关K2至标准端；闭合双刀双掷转向开关K3至左端，闭合单刀单掷开关K7，调节可变电阻R1的阻值使数字电压表上显示的电压值等于步骤二中的标准电压V₀；

闭合单刀单掷开关K1接通检流计；闭合双刀单掷开关K6接通数显恒流源为加热器供电，检流计发生漂移；调整数显恒流源的输出电流对检流计调零；当检流计为零时，此时数字电压表上显示值为标准电压V₀，即上夹持部件中的电极和下夹持部件中的电极之间的温差为ΔT＝20℃，该温差即为标准测试温差ΔT；

步骤四、取下标准样品，将待测样品放置在样品夹持装置中的两个电极之间；闭合双刀双掷选择开关K2至测试端，读取数字电压表的数值，该数值即为正向温差电动势U₁；闭合双刀双掷转向开关K3至右端，读取数字电压表的数值，该数值即为反向温差电动势U₂；

步骤五、对步骤四中的正向温差电动势U₁和反向温差电动势U₂均取平均值，即 根据温差电动势率α的公式 得到温差电动势率。

有益效果：本发明通过对半导体热电材料温差电动势率的测试装置的操作，实现了对半导体热电材料温差电动势率的测量，该装置结构简单、成本低廉、操作简便，且过程简练，标准电压的标定和标准温差的获取过程不仅简单，而且获取的值误差较小，为获得温差电动势率的较高精度提供了有力保障。该装置结构简单、测试方法过程简便保证了较高的测试效率。相比现有的温差电动势率的测试方法，测试精度提高了3％以上，测试效率提高了5％以上，同时大幅降低了测试装置的制造成本。

附图说明

图1为本发明所述的半导体热电材料温差电动势率的测试装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的半导体热电材料温差电动势率的测试装置，它包括样品夹持装置、数字电压表4、数显恒流源6、直流稳压电源U、检流计5、可变电阻R1、标准电阻R0、电阻R2、单刀单掷开关K1、单刀单掷开关K7、触碰式开关K4、触碰式开关K5、双刀单掷开关K6、双刀双掷选择开关K2、双刀双掷转向开关K3；

样品夹持装置包括上电极2、下电极7、热电偶3和加热器1；加热器1位于上电极2的上方，热电偶3分别嵌固在上电极2的上表面和下电极7的下表面；上电极2和下电极7之间用于夹持样品；

标准电阻R0包括一对上下输入端和一对上下输出端；可变电阻R1的一端连接单刀单掷开关K7的动端；单刀单掷开关K7的静端连接直流稳压电源U的负极；直流稳压电源U的正极连接标准电阻R0的下输入端；标准电阻R0的上输入端连接可变电阻R1的另一端；

数显恒流源6的输出端连接双刀单掷开关K6的静端；双刀单掷开关K6的一个动端同时连接电阻R2的一端和单刀单掷开关K4的静端；双刀单掷开关K6的另一个动端同时连接单刀单掷开关K5的静端和加热器1的一个连接端；电阻R2的另一端同时连接单刀单掷开关K4的动端、单刀单掷开关K5的动端和加热器2的另一个连接端；

双刀双掷选择开关K2的左侧静端为标准端；双刀双掷选择开关K2的右侧静端为测试端；所述标准端分为上标准端和下标准端；所述测试端分为上测试端和下测试端；双刀双掷选择开关K2的动端分为上动端和下动端；

双刀双掷转向开关K3的左侧静端为左端；双刀双掷转向开关K3的右侧静端为右端；

上电极2的输出端连接双刀双掷选择开关K2的上测试端；下电极7的输出端连接双刀双掷选择开关K2的下测试端；双刀双掷选择开关K2的上标准端同时标准电阻R0的上输出端和热电偶3的输出端；双刀双掷选择开关K2的下标准端同时连接标准电阻R0的下输出端和单刀单掷开关K1的动端；

双刀双掷选择开关K2的动端连接双刀双掷转向开关K3的动端；双刀双掷转向开关K3的右端连接数字电压表4的输入端；

单刀单掷开关K1的静端连接检流计5的一端，检流计5的另一端连接热电偶3的另一个输出端。

本实施方式中，本发明所述的装置，结构简单、成本低。热电偶3为一根热电偶，同时嵌固在上电极2的上表面和下电极7的下表面。

具体实施方式二、本具体实施方式是对具体实施方式一所述的半导体热电材料温差电动势率的测试装置的进一步说明，本实施方式中，所述电极2为铜电极。

具体实施方式三、本具体实施方式是对具体实施方式一所述的半导体热电材料温差电动势率的测试装置的进一步说明，本实施方式中，所述加热器1为半导体热电器件。

具体实施方式四、基于具体实施方式一所述的半导体热电材料温差电动势率的测试装置的测试方法，该测试方法包括下述步骤：

步骤一、将标准样品放置在样品夹持装置中的两个电极之间；

单刀单掷开关K1、单刀单掷开关K7、单刀单掷开关K4、单刀单掷开关K5、双刀单掷开关K6、双刀双掷选择开关K2、双刀双掷转向开关K3均维持断开状态；打开数字电压表(4)、数显恒流源(6)和检流计(5)，10分钟后对数字电压表(4)、数显恒流源(6)和检流计(5)进行调零；调整可变电阻R1至最大阻值；

步骤二、标定标准电压：将上电极(2)置于20℃恒温水内加热至20℃，将下电极(7)置于40℃恒温水内加热至40℃；闭合双刀双掷选择开关K2至测试端，闭合双刀双掷转向开关K3接通数字电压表(4)；数字电压表(4)上显示的电压标定为标准电压V₀；断开双刀双掷选择开关K2和双刀双掷转向开关K3；

步骤三、获取标准测试温差：闭合双刀双掷选择开关K2至标准端；闭合双刀双掷转向开关K3至左端，闭合单刀单掷开关K7，调节可变电阻R1的阻值使数字电压表(4)上显示的电压值等于步骤二中的标准电压V₀；

闭合单刀单掷开关K1接通检流计(5)；闭合双刀单掷开关K6接通数显恒流源(6)为加热器(1)供电，检流计(5)发生漂移；调整数显恒流源(6)的输出电流对检流计(5)调零；当检流计(5)为零时，此时数字电压表(4)上显示值为标准电压V₀，即上电极(2)和下电极(7)之间的温差为ΔT＝20℃，该温差即为标准测试温差ΔT；

步骤四、取下标准样品，将待测样品放置在样品夹持装置中的两个电极之间；闭合双刀双掷选择开关K2至测试端，读取数字电压表(4)的数值，该数值即为正向温差电动势U₁；闭合双刀双掷转向开关K3至右端，读取数字电压表(4)的数值，该数值即为反向温差电动势U₂；

步骤五、对步骤四中的正向温差电动势U₁和反向温差电动势U₂均取平均值，即 根据温差电动势率α的公式 得到温差电动势率。

本发明所述的测试方法通过将标定的标准温差转换为标准温差电动势获得测试样品两端的标准温差，从而消除了测试误差，测量精度高、测试过程简单。本发明所述的测试装置取消了传统的循环水控温系统，结构简单、体积小巧、操作方便快捷、制造成本低廉。

获取测试样品两端标准测试温差是进行测试温差电动势率的关键。依据目前通常使用惯例，本发明将待测样品两端的标准温差取为20℃。如何准确快捷地获取标准温差一直是温差电动势率测试的重大技术难题。本发明通过温差标定方式获得标准温差，减小测试电极和测试导线温差电效应引入的测试误差，大幅度提高了测试精度、简化测试过程进而提高测试效率。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式四所述的半导体热电材料温差电动势率的测试方法的进一步说明，本实施方式中，步骤三中所述的调整数显恒流源6的输出电流对检流计5调零，该调零过程为：先对数显恒流源6自身进行粗调调零，然后再进行微调调零，该微调调零过程为：闭合触碰式开关K4或触碰式开关K5对检流计5进行调零。

闭合触碰式开关K4时，闭合触碰式开关K4时，增大加热器1的输入电流，闭合触碰式开关K5时，减小加热器1的输入电流，从而调节加热器1输入电流的大小，实现对检流计5的微调调零。

标准电压只需一次标定即可。一定的温度范围内材料的温差电动势率为定值，从而标准温差与标准电压存在线性关系。

半导体热电材料温差电动势率的测试装置及测试方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。