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关于热电材料性能导热系数的测定相关知识
点击次数:767 更新时间:2019-09-22 打印本页面 返回
   关于热电材料性能导热系数的测定相关知识
  测量导热系数时,应尽量减少被测元件以辐射、对流和导热等方式传递给周围空气的热量。
  测量元件导热系数的方法有法和相对法。确定导热系数时应测量加热器的功率。通常用电加热器加热元件,其功率由电流及电压求得。测量时采用的元件几何尺寸视材料的导热性能而定。高导热系数的半导体材料,其元件的长度对截面积之比值应大一些,否则不易建立足够大的温差。当元件的导热系数较小时,应采用小的元件,以避免产生太大的温差,减少漏入周围环境的热量。短的元件使实验过程中工况稳定所需的时间缩短。对于短的半导体元件,不言而喻,元件和热源、冷源之间的接触热阻应很小,为此表面必须在机械加工后再抛光,使元件和冷、热源均有平而光的接触表面。装配时在表面上还要抹一层油脂,或在元件表面挂锡后,与热源或冷源焊接在一起。
  漏热量用实验测定。测定时将元件换成另一件导热系数很低、且其导热系数数值已知的材料,通过试验求出加入的热量以及通过该替换物的热量,即得到漏热量。元件两端的热阻也用实验测定,测定时取材料相同但长度不同的元件,放到测量系统内,比较测量结果后求出热阻。
  上述方法曾用于测量半导体材料的导热系数,温度范围为室温至液氨温度。当实验温度升得很高时,向周围环境的漏热也达到很大的数值,测量精度下降。在这种情况下,宜用相对法测量元件的导热系数。
  相对法测量系统待测元件夹在两块标准材料块之问,标准材料块的导热系数是已知的。试件、冷库压缩机组以及热源外面用绝热材料包裹以减少漏热。盛放试件元件的容器,其容器壁被加热,以保持壁面温度与半导体元件的温度相近。取流经半导体元件的热量,等于流经元件上、下侧标准材料块的热量平均值。元件、标准块以及冷、热源的表面均经研磨加工,使其既光滑又平整,以改善热接触条件。因为热电偶固定在标准块上以及元件上,而不是埋在冷源和热源上,故接触电阻产生的温差可以不考虑。
  标准块用的材料制成。原则上标准块的导热系数与元件材料的导热系数应有相同的数量级,以保证标准块上的温差与元件的温差相近。
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