1半導(dǎo)體制冷器制冷性能測(cè)試方法本文件規(guī)定了半導(dǎo)體制冷器制冷性能測(cè)試的測(cè)試原理、測(cè)試條件與設(shè)備、試樣制備、測(cè)試步驟、性能參數(shù)計(jì)算、測(cè)試結(jié)果判定和測(cè)試記錄與報(bào)告。本文件適用于半導(dǎo)體制冷器制冷性能的測(cè)試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T10586濕熱試驗(yàn)箱技術(shù)條件GB/T17626.3電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)第3部分：射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)3術(shù)語和定義規(guī)范性引用文件3.1半導(dǎo)體semiconductor導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間,室溫下電阻率約為10-5Ω·cm～1012Ω·cm,由帶正電的空穴和帶負(fù)電的電子兩種載流子參加導(dǎo)電,并具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)以及光電導(dǎo)效應(yīng)、整流效應(yīng)的固體物質(zhì)。[來源：GB/T14264-2024,3.1]4測(cè)試原理應(yīng)利用半導(dǎo)體制冷器在直流電源驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生帕爾貼效應(yīng)的原理，通過測(cè)量半導(dǎo)體制冷器冷端和熱端的溫度、輸入電流、電壓等參數(shù)，依據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出制冷量、制冷系數(shù)、冷熱端溫差等制冷性能參數(shù)，以此判定半導(dǎo)體制冷器的制冷性能。5測(cè)試條件與設(shè)備5.1環(huán)境條件5.1.1溫度控制溫度控制符合以下要求：a)應(yīng)將試驗(yàn)環(huán)境溫度穩(wěn)定在24℃~26℃,溫度波動(dòng)幅度在30min內(nèi)不應(yīng)超過±0.3℃;b)應(yīng)采用高精度的恒溫恒濕箱進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，其溫度控制精度應(yīng)符合GB/T10586的規(guī)定；c)應(yīng)在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)均勻布置不少于3個(gè)溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度并記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄間隔不應(yīng)超過5min。5.1.2濕度調(diào)節(jié)濕度調(diào)節(jié)符合以下要求：a)應(yīng)將環(huán)境相對(duì)濕度維持在42%～48%，濕度波動(dòng)范圍在1h內(nèi)不應(yīng)超過±2%；2b)應(yīng)配備精度不低于±2%RH的濕度測(cè)量與調(diào)節(jié)儀器，如電容式濕度傳感器與加濕器、除濕器的組合；c)應(yīng)在濕度超出設(shè)定范圍時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)持續(xù)時(shí)間不少于10s。5.1.3環(huán)境穩(wěn)定性環(huán)境穩(wěn)定性符合以下要求：a)試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)不受外界氣流、振動(dòng)等干擾因素影響，試驗(yàn)區(qū)域周圍1m范圍內(nèi)的氣流速度應(yīng)小于0.2m/s，振動(dòng)加速度應(yīng)小于0.05m/s2;b)試驗(yàn)區(qū)域的電磁環(huán)境穩(wěn)定應(yīng)符合GB/T17626.3—2023的要求；c)應(yīng)定期對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估與校驗(yàn)，校驗(yàn)周期為3個(gè)月，采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)并記錄結(jié)果。5.2測(cè)試設(shè)備5.2.1溫度測(cè)量設(shè)備溫度測(cè)量設(shè)備符合以下要求：a)應(yīng)選用精度不低于±0.1℃的熱電偶溫度計(jì)，其測(cè)溫范圍應(yīng)覆蓋半導(dǎo)體制冷器的工作溫度區(qū)間；b)熱電偶溫度計(jì)的應(yīng)定期進(jìn)行校準(zhǔn)服務(wù)，校準(zhǔn)周期不應(yīng)超過6個(gè)月；c)熱電偶溫度計(jì)的熱響應(yīng)時(shí)間小于1s；d)熱電偶應(yīng)與制冷器的熱端、冷端接觸，接觸壓力應(yīng)保持在0.5N～1N。5.2.2電學(xué)測(cè)量設(shè)備電學(xué)測(cè)量設(shè)備符合以下要求：a)應(yīng)采用精度在±0.2%以內(nèi)的數(shù)字功率分析儀，其電壓測(cè)量范圍為0V～100V，電流測(cè)量范圍為0A～10A；b)應(yīng)支持對(duì)直流和交流半導(dǎo)體制冷器的電學(xué)參數(shù)測(cè)量，頻率響應(yīng)范圍應(yīng)在45Hz～65Hz；c)存儲(chǔ)容量應(yīng)不少于10000組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸接口應(yīng)符合USB2.0及以上的標(biāo)準(zhǔn)；d)應(yīng)配備過壓、過流保護(hù)功能，當(dāng)電壓或電流超出設(shè)定閾值的120%時(shí)，能在10ms內(nèi)切斷電路并發(fā)出警報(bào)信號(hào)。5.2.3負(fù)載設(shè)備負(fù)載設(shè)備符合以下要求：a)模擬實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的熱負(fù)載，如恒溫水浴、加熱電阻等，其熱容量和熱阻應(yīng)可調(diào)節(jié)，以滿足不同測(cè)試需求；b)負(fù)載與半導(dǎo)體制冷器之間應(yīng)使用導(dǎo)熱硅脂等材料進(jìn)行熱耦合。5.2.4測(cè)試夾具固定半導(dǎo)體制冷器和溫度傳感器，保證其位置穩(wěn)定，且不會(huì)對(duì)制冷性能產(chǎn)生影響。測(cè)試夾具應(yīng)具有隔熱性能，減少外界環(huán)境對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾。6測(cè)試步驟6.1測(cè)試前準(zhǔn)備測(cè)試前做好試樣和設(shè)備的準(zhǔn)備工作，具體要求如下：a)將預(yù)處理后的半導(dǎo)體制冷器試樣安裝在測(cè)試夾具上，使用扭矩扳手將緊固扭矩控制在0.8N?m～1.2N?m，保證接觸緊密，壓力均勻性偏差小于10%；b)連接溫度測(cè)量設(shè)備、電參數(shù)測(cè)量設(shè)備和直流穩(wěn)壓電源，檢查線路連接，保證接頭電阻小于0.053c)開啟測(cè)試設(shè)備預(yù)熱30min，監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)，溫度測(cè)量?jī)x器零點(diǎn)漂移應(yīng)小于±0.05℃,并驗(yàn)證設(shè)備功能。6.2初始參數(shù)測(cè)量測(cè)量半導(dǎo)體制冷器和環(huán)境的初始參數(shù)，具體要求如下：a)使用精度為±0.2℃的測(cè)量設(shè)備，測(cè)量半導(dǎo)體制冷器未通電時(shí)冷端和熱端的溫度Tc和T?;b)測(cè)量環(huán)境溫度，保證其處于24℃~26℃之間，且30min內(nèi)溫度波動(dòng)小于±0.3℃;同時(shí)，環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)保持在42%～48%，1h內(nèi)濕度波動(dòng)小于±2%。6.3通電測(cè)試模擬半導(dǎo)體制冷器的工作狀態(tài)并記錄相關(guān)參數(shù)，具體要求如下：a)根據(jù)半導(dǎo)體制冷器的額定參數(shù)設(shè)置直流穩(wěn)壓電源的電壓和電流。對(duì)于額定電壓為12V的試樣，可設(shè)置測(cè)試電壓為10V、12V、14V等；b)每隔1min記錄一次冷端溫度Tc、熱端溫度T?、輸入電流I和輸入電壓u，持續(xù)記錄30min，直至參數(shù)穩(wěn)定。數(shù)據(jù)采集頻率應(yīng)不低于1Hz，記錄的數(shù)據(jù)帶有精度為±0.1s的時(shí)間標(biāo)記，若數(shù)據(jù)超出正常范圍應(yīng)自動(dòng)報(bào)警。6.4負(fù)載調(diào)整測(cè)試模擬不同實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，獲取半導(dǎo)體制冷器在不同負(fù)載條件下的性能數(shù)據(jù)，具體要求如下：a)調(diào)整負(fù)載的熱容量或熱阻，可選用恒溫水浴、加熱電阻等可調(diào)節(jié)負(fù)載；b)重復(fù)步驟6.3，每個(gè)工況穩(wěn)定運(yùn)行30min后，采集10min的數(shù)據(jù)。6.5測(cè)試結(jié)束測(cè)試結(jié)束后，保證設(shè)備安全關(guān)閉并妥善整理數(shù)據(jù)，具體要求如下：a)關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源，等待半導(dǎo)體制冷器冷卻至室溫；b)整理測(cè)試數(shù)據(jù)用于后續(xù)計(jì)算和分析，記錄原始數(shù)據(jù)、操作步驟和設(shè)備使用情況。電子記錄和紙質(zhì)記錄應(yīng)分別按照規(guī)定的周期和期限進(jìn)行保存。7數(shù)據(jù)處理7.1制冷量計(jì)算按公式（1）計(jì)算制冷量，進(jìn)而結(jié)合其他測(cè)量數(shù)據(jù)來分析和評(píng)估半導(dǎo)體制冷器的制冷性能，具體如式中：α——半導(dǎo)體制冷器的塞貝克系數(shù)，單位為伏特每開爾文（V/KR——半導(dǎo)體制冷器的內(nèi)阻，單位為歐姆(Ω);k——半導(dǎo)體制冷器的熱導(dǎo)率，單位為瓦每開爾文（W/KQc——制冷量，單位為瓦（W）；I——輸入電流，單位為安培（A）；Tc——冷端溫度，單位為攝氏度(℃);T?——熱端溫度，單位為攝氏度(℃)。7.2制冷系數(shù)計(jì)算按公式（2）計(jì)算制冷系數(shù)，制冷系數(shù)越大則制冷器的能源利用效率越高，具體如下：式中：E——制冷系數(shù)，無量綱；4Qc——制冷量，單位為瓦（WP——電功率，單位為瓦（W）。7.3冷熱端溫差計(jì)算按公式（3）計(jì)算半導(dǎo)體制冷器冷端與熱端的溫度差值，具體如下：式中：ΔT——冷熱端溫差，單位為攝氏度(℃);Th——熱端溫度，單位為攝氏度(℃);Tc——冷端溫度，單位為攝氏度(℃)。8測(cè)試結(jié)果判定8.1性能指標(biāo)判定將計(jì)算得到的制冷量、制冷系數(shù)和冷熱端溫差與半導(dǎo)體制冷器的標(biāo)稱性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比：a)若測(cè)試結(jié)果在標(biāo)稱性能指標(biāo)的±10%范圍內(nèi)，則判定該半導(dǎo)體制冷器的制冷性能符合要求；b)若超出該范圍，則判定為不符合要求。8.2一致性判定對(duì)于同一批次的半導(dǎo)體制冷器，選取至少5個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試。計(jì)算各樣品制冷性能參數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差：a)若標(biāo)準(zhǔn)差小于平均值的5%，則判定該批次半導(dǎo)體制冷器的制冷性能一致性良好；b)若標(biāo)準(zhǔn)差大于等于平均值的5%，則對(duì)該批次產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的分析和檢測(cè)。9測(cè)試記錄與報(bào)告試驗(yàn)記錄和報(bào)告符合以下要求：a)試驗(yàn)記錄：1)應(yīng)記錄測(cè)試過程中的所有原始數(shù)據(jù)與操作步驟，原始數(shù)據(jù)記錄應(yīng)包括時(shí)間、溫度、電學(xué)參數(shù)、熱流等，操作步驟記錄應(yīng)詳細(xì)到設(shè)備操作順序、試樣處理過程等；2)應(yīng)記錄設(shè)備的使用情況、校準(zhǔn)信息與故障處理，如設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)、上次校準(zhǔn)時(shí)間、故障發(fā)生時(shí)間與故障描述等；3)應(yīng)將試驗(yàn)記錄以電子與紙質(zhì)兩種形式妥善保存，電子記錄存儲(chǔ)在專用服務(wù)器，備份周期為1周，紙質(zhì)記錄保存期