[实用新型]一种用于测量热电块体元件电阻的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量热电块体元件电阻的系统。更具体的，涉及一种能够快速准确测量热电块体元件在室温条件下的电阻的系统。

背景技术

热电元件是半导体温差电转换中的核心元件，通常是由热电材料、阻挡层、过渡层及电极等组成的三明治结构，在工艺上，为了便于热电器件的制备通常采用在材料烧结过程中预先烧结阻挡层、过渡层及电极等方式。优异的热电元件不仅要求具有性能好的热电材料，还要具有良好的界面接触性能。然而，在烧结过程中由于各层之间的材料特性如不能理想匹配，就有可能在材料或者界面出现微裂纹，由此反映出来的现象是元件电阻比理论值增大很多。因此，为了研制合格的热电器件，必须对块体热电材料、热电元件的质量进行控制，通过准确地测量热电块体元件的阻值并与理论计算值进行比较来判断元件性能的优良，这是一种简单可靠的方法。

热电块体材料及其元器件的电阻很低，基本上都在毫欧级，进行电阻测量时应该把电压引线尽可能地连接到被测样品。

热电材料自身具有赛贝克和珀尔贴效应，对温度尤其敏感，而且测试电流会在材料的两端产生吸热或放热现象，在样品两端建立温差，由于温度变化产生的热电动势容易对测量结果造成误差。

基于以上的分析，显然，采用普通的二线法不能准确测量热电块体元件的电阻，并且通常所说的四探针法是用于测量非常薄的样品的电阻率，同样不适用于测量块体元件的电阻。

商用的ZEM系列和LINSEIS系列的赛贝克系数和电阻率测量装置适用于测量均质材料的电阻率，而对于热电块体元件的电阻测量而言，目前并无可行的商用技术方案。

实用新型内容

鉴于以上存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于快速、准确、可靠地测量热电块体元件电阻的系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于测量热电块体元件电阻的系统，该系统包括样品测试架、电源输出装置、电压测量装置及控制装置；所述热电块体元件放置于样品测试架上；所述电源输出装置通过所述样品测试架的两个导流电极与所述热电块体元件的两端面面接触；所述电压测量装置通过所述样品测试架的两个电压测量探针与所述热电块体元件的两端面点接触；所述控制装置控制所述电源输出装置使输出的电流通过所述两个导流电极均匀地流过所述热电块体元件，且控制所述电压测量装置通过所述两个电压测量探针测量所述热电块体元件的两端面的电压，并基于所述电流和所述电压计算所述热电块体元件的阻值。

本实用新型基于改进的四端子测量电阻方法提供了一种用于测量热电块体元件电阻的系统，具体而言，控制装置用于控制电源输出装置输出正反向电流，同时触发电压测量装置采集相应正反向电压，经数据处理计算出样品的电阻值。之后可根据判定条件(例如将所测量的阻值与理论计算值进行比较)评价热电块体元件性能的优劣，借此能够快速选择出符合要求的元件用于制备热电器件。

优选地，所述样品测试架可包括电极支架、第一电极、第二电极；所述第一电极与第二电极位于所述电极支架的导向杆上，且所述第一电极与所述第二电极的中心在同一轴线上。

优选地，所述样品测试架还可具备样品支撑台，所述样品支撑台位于所述电极支架的基板上且位于所述第一电极与所述第二电极之间。所述样品支撑台可用于放置待测样品。更优选地，所述样品支撑台能根据样品的形状、尺寸更换。

优选地，所述电极支架为前后对称结构，可包括基板、第一侧板、第二侧板、导向杆及压缩弹簧；所述第一侧板和所述第二侧板垂直于所述基板，且相对设置在所述基板的两侧；所述导向杆横跨在所述第一侧板与所述第二侧板之间，所述压缩弹簧位于所述导向杆上。

优选地，所述第一电极可移动地位于所述电极支架上；所述第二电极固定在电极支架上。所述第一电极能够在电极支架上移动。由此，所述第一电极与所述第一侧板之间形成手动操作空间，以方便拉开并放入或取出样品；所述第二电极则可固定在电极支架上不动。

在本发明中，也可以是所述导向杆包括第一导向杆及第二导向杆，所述第一导向杆与所述第二导向杆平行且中心轴线在同一水平面上；所述压缩弹簧包括第一压缩弹簧和第二压缩弹簧，所述第一压缩弹簧、第二压缩弹簧分别位于所述第一导向杆及第二导向杆上。