[实用新型]一种电热性能检测系统

说明书

本实用新型提供一种电热性能检测系统，所述系统包括信号发生器、高压放大器、变温台、热探针、原子力显微镜主控器、探针信号控制器和信号采集与处理器。所述方法包括以下步骤：通过变温台对热探针进行标定；高压放大器提供电压对待测样品进行电热激励；热探针感知待测样品的温度变化，并以电信号输出；探针信号控制器对热探针输出的电信号进行检测，并由信号采集与处理器进行采集；信号采集与处理器根据采集到的电信号和标定数据得到待测样品的温度变化情况，再结合待测样品上施加的电压，获得其电热性能参数。本实用新型能对材料微观和宏观电热性能进行直接测量，且准确度高，适用性广。

技术领域

本实用新型提供一种电热性能检测系统，特别涉及一种直接测量材料电热性能的系统。

背景技术

随着微电子技术的发展，传统的压缩制冷技术已经无法满足微电子器件的散热需求，发展新型的固态制冷方法尤为重要。电热效应(electrocaloric)是电介质材料在外电场的作用下极化有序度发生改变，从而引起材料与极化相关的熵变，进而使得材料的温度发生改变，因此可以实现制冷。基于电热效应的制冷器件具有小型化，无噪音，低成本等优点，有望成为微电子设备制冷的理想方式，这就迫切需求人们研发具有高性能电热效应的材料。与之相伴，材料电热性能的检测系统和检测方法显得不可或缺。

目前，对电热性能的检测方法可分为间接法和直接法两种。间接法是通过对材料极化强度的测量，得到不同电场和温度下材料的极化值，再通过拟合和数值计算得出材料的电热效应温变值，其测量准确度和适用性受到一定的质疑。直接法是通过热电偶、热敏电阻、差热分析仪或者红外成像方式直接测量材料的电热响应，分析所得测量数据获得材料的宏观电热性能，直接法得到的电热响应数据更直观和更可靠。但是，当前已存在的直接法无法对材料的局域电热性能进行原位的测量，而材料的性能与其微观结构直接相关，直接对材料的局域电热性能进行检测，有助于了解电热效应的微观机理，为进一步提高材料的电热性能提供依据。并且，目前的电热直接法测量系统复杂，不便于推广和应用，且对于厚度较小的薄膜材料的电热性能难以测量。这极大的限制了人们对电热效应机理的研究，制约了固态制冷技术的发展。

因此，亟待发展新型的电热性能检测系统与检测方法。

实用新型内容

本实用新型所解决的现有技术问题，针对现有技术的不足，提出了一种电热性能检测系统，能对材料微观和宏观电热性能进行直接测量，可快速的获得材料的电热性能，且准确度高，适用性广。

一种电热性能检测系统，包括信号发生器、高压放大器、变温台、热探针、原子力显微镜主控器、探针信号控制器和信号采集与处理器；

所述信号发生器用于产生不同波形和周期的电压信号，并将电压信号输入到高压放大器中；

所述高压放大器用于对信号发生器输入的电压信号进行放大，然后施加于待测样品上，用来激励待测样品产生电热效应；

所述变温台用于承载待测样品、调节测量环境和待测样品的温度(可对待测样品进行加热和制冷)，并对热探针进行标定，获得热探针上的电信号(热探针的电阻值/桥间电压)随温度的变化曲线；

所述热探针的针尖与待测样品接触，用于感知待测样品的温度变化，并转换为电信号；

所述原子力显微镜主控器与热探针连接，用于对热探针进行空间定位；

所述探针信号控制器与热探针连接，用于向热探针施加电信号，并检测热探针上的电信号变化；

所述信号采集与处理器与探针信号控制器连接，用于采集并处理探针信号控制器检测到的热探针上的电信号。

进一步地，所述信号发生器可产生直流波，正弦波，三角波，梯形波，脉冲波和不定型波。

进一步地，所述高压放大器可对直流电压和交流电压进行放大。