關于熱電材料性能導熱系數(shù)的測定相關知識
更新時間:2019-09-22 | 點擊率:904
關于熱電材料性能導熱系數(shù)的測定相關知識
測量導熱系數(shù)時,應盡量減少被測元件以輻射、對流和導熱等方式傳遞給周圍空氣的熱量。
測量元件導熱系數(shù)的方法有法和相對法。確定導熱系數(shù)時應測量加熱器的功率。通常用電加熱器加熱元件,其功率由電流及電壓求得。測量時采用的元件幾何尺寸視材料的導熱性能而定。高導熱系數(shù)的半導體材料,其元件的長度對截面積之比值應大一些,否則不易建立足夠大的溫差。當元件的導熱系數(shù)較小時,應采用小的元件,以避免產(chǎn)生太大的溫差,減少漏入周圍環(huán)境的熱量。短的元件使實驗過程中工況穩(wěn)定所需的時間縮短。對于短的半導體元件,不言而喻,元件和熱源、冷源之間的接觸熱阻應很小,為此表面必須在機械加工后再拋光,使元件和冷、熱源均有平而光的接觸表面。裝配時在表面上還要抹一層油脂,或在元件表面掛錫后,與熱源或冷源焊接在一起。
漏熱量用實驗測定。測定時將元件換成另一件導熱系數(shù)很低、且其導熱系數(shù)數(shù)值已知的材料,通過試驗求出加入的熱量以及通過該替換物的熱量,即得到漏熱量。元件兩端的熱阻也用實驗測定,測定時取材料相同但長度不同的元件,放到測量系統(tǒng)內(nèi),比較測量結(jié)果后求出熱阻。
上述方法曾用于測量半導體材料的導熱系數(shù),溫度范圍為室溫至液氨溫度。當實驗溫度升得很高時,向周圍環(huán)境的漏熱也達到很大的數(shù)值,測量精度下降。在這種情況下,宜用相對法測量元件的導熱系數(shù)。
相對法測量系統(tǒng)待測元件夾在兩塊標準材料塊之問,標準材料塊的導熱系數(shù)是已知的。試件、冷庫壓縮機組以及熱源外面用絕熱材料包裹以減少漏熱。盛放試件元件的容器,其容器壁被加熱,以保持壁面溫度與半導體元件的溫度相近。取流經(jīng)半導體元件的熱量,等于流經(jīng)元件上、下側(cè)標準材料塊的熱量平均值。元件、標準塊以及冷、熱源的表面均經(jīng)研磨加工,使其既光滑又平整,以改善熱接觸條件。因為熱電偶固定在標準塊上以及元件上,而不是埋在冷源和熱源上,故接觸電阻產(chǎn)生的溫差可以不考慮。
標準塊用的材料制成。原則上標準塊的導熱系數(shù)與元件材料的導熱系數(shù)應有相同的數(shù)量級,以保證標準塊上的溫差與元件的溫差相近。