热电材料室温下塞贝克系数测试装置的研制.pdf

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1、第28卷第3期大学物理实验V01．28No．32015年6月PHYSICALEXPERIMENT0FC0LLEGEJun．2015文章编号：1007-2934(2015)03-0004-03热电材料室温下塞贝克系数测试装置的研制李理，王月媛，李将禄，周胜，李华，胡建民(哈尔滨师范大学，黑龙江哈尔滨150025)摘要：提出一种测试热电材料室温下塞贝克系数的有效方法并搭建了其测试装置。该测试装置通过电路控制获得标准温差实现塞贝克系数的精确测量，其特点是利用电路控温取代传统的恒温循环水和温度测试仪表控温系统，结构简单、操作方便、成本低廉。关键词：塞贝克

2、系数；热电材料；温差电动势中图分类号：TN377文献标志码：ADOI：10．14139／j．cnki．cn22—1228．2015．03．002合理有效地利用清洁能源是现代人类广泛关热效应以两倍频率加热样品，具有装置简单和测注和深入探索的重要问题。热电材料是能够实现量准确的优点。杨君友和刘正来等提出塞贝热能和电能直接转换的功能材料，使用热电材料克系数测试的新方法用于改进用于HGTE—II型制造的半导体热电器件利用其热电发电和热电致热电参数测试系统，实现了热电参数的自动化测冷特性广泛应用于国民经济的诸多领域¨。评量。在测量过程中如何准确测定样品两端

3、的标准价热电材料热电性能的综合参数是无量纲优值温差是实现精确测量塞贝克系数的关键。然而，ZT=(Q)T，其中，和A分别表示热电材料消除温度控制仪表本身的误差、测试电路的温差的电导率和热导率，表示热电材料的塞贝克系电效应和由标准温差控制程序延迟引起的漂移是数，为绝对温度j。测试热电参数or、A和0L是快速精确获得标准温差的技术难题J。本文针热电材料研发过程中的重要环节。对热电材料塞贝克系数测试过程中存在的问题提热电材料的塞贝克系数可表示为出了一种新的测试方法，在此基础上搭建了室温Ol=，△(1)塞贝克系数测试装置，并且在热电材料的研发中式中为表示测

4、试样品两端的温差电动势，△表得到应用。本文提出的塞贝克系数测试方法及装示测试样品两个测试端的标准温差。为了降低测置具有测试过程简捷高效、测试精度高、设备结构试误差，通常采用对消法测量温差电动势。如果简单和成本低廉的优点。可以准确测量样品两端的温差电动势和标准温差，然后代人式(1)中即可得到热电材料的塞贝1测试装置的结构与主要部件克系数。目前，关于热电材料热电参数的测试研究已经趋于成熟，然而在优化测试方法、提高测试半导体热电材料塞贝克测试装置的原理示意精度、简化测试设备和降低设备制造成本方面还图如图1所示，它主要包括样品夹持装置、半导体存在大量问题

5、有待解决。关于热电材料塞贝克系热电器件、数字电压表、数显恒流源、直流稳压电数测量方面的研究工作不断深入。梁晓峰等源、热电偶、检流计、标准电阻R0、可变电阻R，、分基于模糊自调整PID控制器采用高电压电流控制压电阻R、单刀单掷开关k、双刀双掷选择开关电路设计了一种塞贝克系数测量仪，该装置在缩k、双刀双掷转向开关k、触碰式开关k和k、双短测试时间和提高测试精度方面有所进步。缪婷刀单掷开关k、单刀单掷开关k，。婷等提出2CO自加热法实现了纳米尺度热电材测试装置中的样品夹持装置包括测试电极用料塞贝克系数的测试，该方法利用交流电的焦耳于装载测试样品和连接数

6、字电压表；数字电压表收稿日期：2015-02-03基金项目：黑龙江省高等学校教改工程项目(JG2013010361)热电材料室温下塞贝克系数测试装置的研制用于测试样品两端的温差电动势以及标准电阻和代替；热电偶主要用于设定标准温差；检流计用于热电偶的电压；半导体热电器件主要用于加热测检测标准电阻与热电偶上的电压平衡；双刀双掷试样品，保持样品两端的温差；数显恒流源主要用选择开关k用于标准电压测试与样品温差电动于为半导体热电器件供电，也可以使用直流稳压势测试功能选择；双刀双掷转向开关k主要用于电源代替；直流稳压电源主要为标准电阻和可变改变测试电流方向获

7、得正、反向测试电压，消除测电阻供电，通过改变可变电阻值获得标准电阻上试误差；触碰式开关k和k主要用于改变半导的标准电压，通常直流稳压电源可以使用干电池体热电器件的输入电流调节测试样品的温度。可交电阻k7直图1塞贝克系数测试装置原理示意图输出电流对检流计调零；检流计调零可以通过调2测试装置标准温差的标定及操作节数显恒流源输出电流进行粗调，然后通过触碰方法式开关k和k进行微调。当检流计为零时，此时数字电压表显示值为标准电压V，即上夹持部准确测量半导体材料塞贝克系数的关键在于件中的上、下电极之间的温差为△7T=20oC，该温获取测试样品两端的标准温差。

8、标准温差可以使差即为标准测试温差。标准温差只需一次标定，用温度测试仪表进行直接测量，但是测试误差较也可以依据不同的测试要求进行调整并重新