一种热电多参数测试系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种热电多参数测试系统和方法，属于热电性能表征技术领域，解决了现有的热电测试系统和方法繁琐、周期长、效率低的问题。包括机柜和设置在机柜上表面的探针台测试装置，探针台测试装置包括探针台基底、测试腔体、四组分立式测试探针装置和多参数测试装置；多参数测试装置设置在测试腔体内，分立式测试探针装置的一端穿透测试腔体的腔壁；多参数测试装置包括温度控制装置、芯片放置装置、一体化测试探针组、盖子，温度控制装置的上表面设置有一个高台面和一个低台面，芯片放置装置位于低台面上，芯片放置装置设置有芯片槽，一体化测试探针组位于芯片槽中，盖子盖在芯片放置装置上。该系统测试简单、效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种热电多参数测试系统和方法


[0001]本专利技术涉及热电性能表征
，尤其涉及一种热电多参数测试系统和方法。

技术介绍

[0002]热电效应可以实现热能和电能的相互直接转换，主要包括塞贝克效应和帕尔贴效应。其中，塞贝克效应将热能转换为电能，帕尔贴效应将电能转换为热能，是实现能源绿色转化的重要方式。热电材料具有材料来源广、无污染、成本低、体积小、质量轻、无噪音、无机械转动等优点，可利用太阳能、地热能、工业废热、人体热能等实现能源的多级利用。
[0003]热电材料的热电优值(ZT)是评价材料热电性能的标准参数，由电导率、塞贝克系数、热导率三个物性参数共同决定，热电材料的ZT值越高，材料的性能越好。现有的热电测试系统需要分别单独测试电导率、塞贝克系数、热导率参数，这就需要制备多个不同的芯片器件、多次测试，因此，现有的热电测试系统和方法繁琐、周期长、效率低。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种热电多参数测试系统和方法，用以解决现有的热电测试系统和方法繁琐、周期长、效率低的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种热电多参数测试系统，所述热电多参数测试系统包括机柜和设置在所述机柜上表面的探针台测试装置，所述探针台测试装置包括探针台基底，以及设置在所述探针台基底上表面的测试腔体、四组分立式测试探针装置和多参数测试装置，多参数测试装置设置在测试腔体内，所述分立式测试探针装置的一端穿透测试腔体的腔壁，并位于多参数测试装置的上方；
[0006]所述多参数测试装置包括温度控制装置、芯片放置装置、一体化测试探针组、盖子，所述温度控制装置的上表面设置有一个高台面和一个低台面，所述芯片放置装置位于低台面上，所述芯片放置装置设置有贯穿所述芯片放置装置的上表面和下表面的芯片槽，所述一体化测试探针组位于芯片槽中，所述盖子盖在所述芯片放置装置上。
[0007]优选地，所述一体化测试探针组包括PCB板和探针组，所述探针组中的探针的一端与PCB板的下表面通过弹簧连接，所述PCB板的上表面与所述盖子的下表面固定连接。
[0008]优选地，所述多参数测试装置还包括基底固定板，所述基底固定板设置在温度控制装置的下表面。
[0009]优选地，所述测试腔体的腔壁上设置有液氮进出口。
[0010]优选地，探针台测试装置设置在所述机柜上表面的一侧，所述机柜上表面的另一侧的上方设置有第一电磁铁，所述机柜内部设置有与所述第一电磁铁相对应的第二电磁铁。
[0011]优选地，所述机柜的上表面设置有沿着从探针台测试装置至第一电磁铁方向的轨道，所述探针台测试装置设置在轨道的一端上，所述轨道的另一端位于第一电磁铁的下方，所述探针台测试装置能够从轨道的一端滑至第一电磁铁的下方。
[0012]优选地，所述机柜的上表面还设置有CCD成像装置和显微红外成像装置。
[0013]优选地，所述分立式测试探针装置包括针座、探针臂和探针，所述针座固定设置在探针台基底上，所述探针臂的一端与针座活动连接，所述探针臂的另一端与探针活动连接，所述探针臂穿透测试腔体的腔壁，探针位于所述温度控制装置的高台面的上方。
[0014]优选地，所述测试腔体的腔壁上设置有光纤接口，通过光纤接口将光纤连接到探针上。
[0015]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种热电多参数测试方法，所述热电多参数测试方法在本专利技术的热电多参数测试系统中进行，包括：
[0016]a.制备芯片：将测试材料设置在器件基底上，根据测试参数的不同，在测试材料上设置12个以上不同的电极，使得结合不同的电极实现不同的参数测试；
[0017]b.将制备得到的芯片放置在芯片槽中，所述一体化测试探针组中的探针与芯片上的电极一一对应接触，控制结合不同的电极测定不同的参数，一体化测试电导率、塞贝克系数和热导率。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0019]1、本专利技术通过多参数测试装置将分立式测试和一体化测试结合在同一个装置上，多参数测试装置中，温度控制装置的高台面与四组分立式测试探针装置结合可以用于多个参数的分立式测试，温度控制装置的低台面与其上的芯片放置装置、一体化测试探针组、盖子结合可以用于多参数的一体化测试，因此，本专利技术的系统不仅可以实现多个参数同步测试，还可以根据需要对单个参数进行测试，采用本专利技术的系统的测试方法简单、灵活，测试周期短，效率高。
[0020]2、本专利技术的一体化测试探针组中，通过弹簧结构可以实现探针与芯片的电极接触点之间的软接触，有效避免探针对芯片中有机热电材料和电极的损坏，可以用于测试微纳米厚度或软性结构的有机热电材料。
[0021]3、本专利技术的热电多参数测试系统中还设置有光纤结构(光纤接口)、电磁铁结构，可实现测试光、磁场对于材料的热电性能的影响；同时，结合温控结构(电源、热电偶、液氮结构等)、电结构(电流表等)，可创建光
‑
电
‑
磁
‑
热多场环境，实现多场环境下的热电测试。
[0022]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0023]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0024]图1a为本专利技术的热电多参数测试系统的主视图；
[0025]图1b为本专利技术的热电多参数测试系统的俯视图；
[0026]图2为本专利技术的探针台测试装置的俯视图；
[0027]图3为本专利技术的多参数测试装置的离散结构示意图；
[0028]图4a为本专利技术的多参数测试装置的组合结构的侧视图；
[0029]图4b为本专利技术的多参数测试装置的组合结构的俯视图；
[0030]图5a为四探针法电导率测试器件结构示意图；
[0031]图5b为范德堡法电导率测试器件结构示意图；
[0032]图6a为热电偶法塞贝克系数测试器件结构示意图；
[0033]图6b为热电阻法塞贝克系数测试器件结构示意图；
[0034]图7为热导率测试器件结构示意图；
[0035]图8为范德堡法霍尔效应测试器件结构示意图；
[0036]图9为本专利技术的热电多参数测试系统与计算机结合同步测试多参数的方法。
[0037]附图标记：
[0038]1‑
CCD成像装置；2
‑
显微红外热成像装置；3
‑
探针台测试装置；4
‑
轨道；5
‑
锁相放大器；6
‑
电流表；7
‑
纳伏表；8
‑
矩阵开关；9
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热电多参数测试系统，其特征在于，所述热电多参数测试系统包括机柜(14)和设置在所述机柜(14)上表面的探针台测试装置(3)，所述探针台测试装置(3)包括探针台基底(311)，以及设置在所述探针台基底(311)上表面的测试腔体(305)、四组分立式测试探针装置和多参数测试装置；多参数测试装置设置在测试腔体(305)内，所述分立式测试探针装置的一端穿透测试腔体(305)的腔壁，并位于多参数测试装置的上方；所述多参数测试装置包括温度控制装置(3106)、芯片放置装置(3105)、一体化测试探针组(3104)、盖子(3103)，所述温度控制装置(3106)的上表面设置有一个高台面和一个低台面，所述芯片放置装置(3105)位于低台面上，所述芯片放置装置(3105)设置有贯穿所述芯片放置装置(3105)的上表面和下表面的芯片槽(3108)，所述一体化测试探针组(3104)位于芯片槽(3108)中，所述盖子(3103)盖在所述芯片放置装置(3105)上。2.根据权利要求1所述的热电多参数测试系统，其特征在于，所述一体化测试探针组(3104)包括PCB板(31041)和探针组(31042)，所述探针组(31042)中的探针的一端与PCB板(31041)的下表面通过弹簧连接，所述PCB板(31041)的上表面与所述盖子(3103)的下表面固定连接。3.根据权利要求2所述的热电多参数测试系统，其特征在于，所述多参数测试装置还包括基底固定板(3107)，所述基底固定板(3107)设置在温度控制装置(3106)的下表面。4.根据权利要求1所述的热电多参数测试系统，其特征在于，所述测试腔体(305)的腔壁上设置有液氮进出口(307)。5.根据权利要求1所述的热电多参数测试系统，其特征在于，探针台测试装置(3)设置在所述机柜(14)上表面的一侧，所述机柜(14)上表面的另一侧的上方设置有第一电磁铁(10)，所述机...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄重安，刘力瑶，李志毅，邹业，孟青，代小娟，朱道本，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：