半导体制冷器制冷性能测试方法.docx

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半导体制冷器制冷性能测试方法

1范围

本文件规定了半导体制冷器制冷性能测试的测试原理、测试条件与设备、试样制备、测试步骤、性能参数计算、测试结果判定和测试记录与报告。

本文件适用于半导体制冷器制冷性能的测试。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T10586湿热试验箱技术条件

GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术第3部分：射频电磁场辐射抗扰度试验

3术语和定义

规范性引用文件

3.1

半导体semiconductor

导电性能介于导体与绝缘体之间,室温下电阻率约为10-5Ω·cm～1012Ω·cm,由带正电的空穴和带负电的电子两种载流子参加导电,并具有负的电阻温度系数以及光电导效应、整流效应的固体物质。

注：半导体按其结构分为单品体、多晶体和非晶体。[来源：GB/T14264-2024,3.1]

4测试原理

应利用半导体制冷器在直流电源驱动下产生帕尔贴效应的原理，通过测量半导体制冷器冷端和热端的温度、输入电流、电压等参数，依据相关公式计算出制冷量、制冷系数、冷热端温差等制冷性能参数，以此判定半导体制冷器的制冷性能。

5测试条件与设备

5.1环境条件

5.1.1温度控制

温度控制符合以下要求：

a)应将试验环境温度稳定在24℃~26℃,温度波动幅度在30min内不应超过±0.3℃;

b)应采用高精度的恒温恒湿箱进行温度调节，其温度控制精度应符合GB/T10586的规定；

c)应在试验区域内均匀布置不少于3个温度传感器，实时监测环境温度并记录数据，数据记录间隔不应超过5min。

5.1.2湿度调节

湿度调节符合以下要求：

a)应将环境相对湿度维持在42%～48%，湿度波动范围在1h内不应超过±2%；

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b)应配备精度不低于±2%RH的湿度测量与调节仪器，如电容式湿度传感器与加湿器、除湿器的组合；

c)应在湿度超出设定范围时，自动启动相应的调节设备，并发出声光报警信号，报警信号持续时间不少于10s。

5.1.3环境稳定性

环境稳定性符合以下要求：

a)试验环境应不受外界气流、振动等干扰因素影响，试验区域周围1m范围内的气流速度应小于0.2m/s，振动加速度应小于0.05m/s2;

b)试验区域的电磁环境稳定应符合GB/T17626.3—2023的要求；

c)应定期对试验环境的稳定性进行评估与校验，校验周期为3个月，采用标准测试设备进行检测并记录结果。

5.2测试设备

5.2.1温度测量设备

温度测量设备符合以下要求：

a)应选用精度不低于±0.1℃的热电偶温度计，其测温范围应覆盖半导体制冷器的工作温度区间；

b)热电偶温度计的应定期进行校准服务，校准周期不应超过6个月；

c)热电偶温度计的热响应时间小于1s；

d)热电偶应与制冷器的热端、冷端接触，接触压力应保持在0.5N～1N。

5.2.2电学测量设备

电学测量设备符合以下要求：

a)应采用精度在±0.2%以内的数字功率分析仪，其电压测量范围为0V～100V，电流测量范围为

0A～10A；

b)应支持对直流和交流半导体制冷器的电学参数测量，频率响应范围应在45Hz～65Hz；

c)存储容量应不少于10000组数据，数据传输接口应符合USB2.0及以上的标准；

d)应配备过压、过流保护功能，当电压或电流超出设定阈值的120%时，能在10ms内切断电路并发出警报信号。

5.2.3负载设备

负载设备符合以下要求：

a)模拟实际应用场景的热负载，如恒温水浴、加热电阻等，其热容量和热阻应可调节，以满足不同测试需求；

b)负载与半导体制冷器之间应使用导热硅脂等材料进行热耦合。

5.2.4测试夹具

固定半导体制冷器和温度传感器，保证其位置稳定，且不会对制冷性能产生影响。测试夹具应具有隔热性能，减少外界环境对测试结果的干扰。

6测试步骤

6.1测试前准备

测试前做好试样和设备的准备工作，具体要求如下：

a)将预处理后的半导体制冷器试样安装在测试夹具上，使用扭矩扳手将紧固扭矩控制在0.8N?m～1.2N?m，保证接触紧密，压力均匀性偏差小于10%；

b)连接温度测量设备、电参数测量设备和直流稳压电源，检查线路连接，保证接头电阻小于0.05Ω;

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c)