ICS

CCS

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/SHXCL0021—202X

溫差電組件用熱電材料

Thermoelectricmaterialforthermoelectricityassembly

（征求意見稿）

xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實(shí)施

上海市新材料協(xié)會(huì)發(fā)布

T/SHXCL0021—202X

刖言

本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)

定起草。

本文件由上海市新材料協(xié)會(huì)提出。

本文件由上海市新材料協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。

本文件起草單位：。

本文件主要起草人：。

T/SHXCL0021—202X

溫差電組件用熱電材料

1范圍

本文件規(guī)定了溫差電組件用熱電材料術(shù)語和定義、命名、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、

包裝、運(yùn)輸和貯存。

本文件適用于室溫附近溫差電組件用熱電致冷材料。

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/T191-2008包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志

GB/T915-2010.

GB/T1599-2014睇錠

GB/T2829-2002周期檢驗(yàn)計(jì)數(shù)抽樣程序及表（適用于對(duì)過程穩(wěn)定性的檢驗(yàn)）

GB/T4472-2011化工產(chǎn)品密度和相對(duì)密度的測(cè)定

GB/T6388-1986運(yùn)輸包裝收發(fā)標(biāo)志

GR/T7314-2017金屬材料室溫樂縮試驗(yàn)方法

GB/T22588-2008閃光法測(cè)量熱擴(kuò)散系數(shù)或?qū)嵯禂?shù)

SJ2855-88溫差電致冷名詞術(shù)語、型號(hào)命名及其性能測(cè)試方法

SJ2857.2-88溫差電致冷材料性能的測(cè)試方法電導(dǎo)率測(cè)試方法

SJ2857.3-88溫差電致冷材料性能的測(cè)試方法溫差電動(dòng)勢(shì)率測(cè)試方法

YS/T222-2010（2021）硅錠

YS/T816-2012（2021）高純硒

ASTME1269-11差示掃描量熱法（DSC）測(cè)試比熱容的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

3術(shù)語和定義

SJ2855-88界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

塞貝克系數(shù)（溫差電動(dòng)勢(shì)率）

塞貝克電動(dòng)勢(shì)與其接頭間溫差的比值。

計(jì)量單位：VK」

符號(hào)：a

3

T/SHXCL0021—202X

[SJ2855-88,定義1.71

3.2

電導(dǎo)率

衡量物質(zhì)導(dǎo)電本領(lǐng)的參數(shù)，在某種材料中它是電流密度對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的比率。電導(dǎo)率是溫度的函

數(shù)。

計(jì)量單位：Q-'in'o

符號(hào)：Go

ISJ2855-88,定義2.2]

3.3

電阻率

電導(dǎo)率的倒數(shù)。

計(jì)量單位：Cm<,

符號(hào)：po

[SJ2855-88,定義2.3]

3.4

熱導(dǎo)率

衡量物質(zhì)熱傳導(dǎo)本領(lǐng)的參數(shù)，它等于單位時(shí)間流經(jīng)單位截面的熱量，除以垂直于該面方向上的

溫度梯度的負(fù)值。熱導(dǎo)率是溫度的函數(shù)。

計(jì)量單位：W（m-K）-'o

符號(hào)：Ko

[SJ2855-88,定義2.4]

3.5

溫差電材料（熱電材料）

一種可以把熱能直接轉(zhuǎn)變成電能或直接由電能產(chǎn)生致冷或致熱作用的材料。

[SJ2855-88,定義3.10]

3.6

溫差電材料的品質(zhì)因數(shù)（優(yōu)值）

表明溫差電材料溫差電性能的綜合參數(shù)。

Z=a2pK/或a2（pK）'：

式中：Z—某溫度下溫差電材料的品質(zhì)因數(shù)，K1

a—該材料在此溫度的溫差電動(dòng)勢(shì)率，Vk-'

。一該材料在此溫度的電導(dǎo)率，Qm1

1

K—該材料在此溫度的熱導(dǎo)率，W（m-K）-

p—該材料在此溫度的電阻率，am

[SJ2855-88,定義2.16]

3.7

固溶體

一種由基體元素或化合物（溶劑）在固態(tài)下溶有其它元素（溶質(zhì)）原子所組成的晶體.可分為間隙固

溶體和置換固溶體兩種類型。

（SJ2855-88,定義3.7]

3.8

N型半導(dǎo)體溫差電材料

具有溫差電性能的多數(shù)載流于是電子的半導(dǎo)體材料。

4

T/SHXCL0021—202X

[SJ2855-88,定義3.121

3.9

P型半導(dǎo)體溫差電材料

具有溫差電性能的多數(shù)載流子是空穴的半導(dǎo)體材料。

[SJ2855-88,定義3.13]

3.10

準(zhǔn)二元溫差電材料

晶格結(jié)構(gòu)相似的兩種二元化合物半導(dǎo)體按化學(xué)配比制備成的溫差電材料，也稱為準(zhǔn)二元材料。

[SJ2855-88,定義3.14]

3.11

準(zhǔn)三元溫差電材料

晶格結(jié)構(gòu)相似的三種二元化合物半導(dǎo)體按化學(xué)配比制備成的溫差電材料，也稱為準(zhǔn)三元材料

[SJ2855-88,定義3.15]

3.12

再生原料

前次熱電材料制備過程中產(chǎn)生的廢棄材料或者剩余材料再次投入使用的。

3.13

區(qū)熔法

一種制備晶體和提純晶體的方法，熔區(qū)從錠的一端通過整個(gè)錠料至另一端。

[SJ2855-88,定義3.19]

3.14

粉末冶金法

由金屬或金屬化合物制成粉末，然后壓制成型和燒結(jié)而成的制品的一種工藝方法。

[SJ2855-88,定義3.20]

3.15

晶棒：

按區(qū)熔或粉末冶金等方法加工成棒狀的熱電材料。

4命名和分級(jí)

4.1命名

溫差電組件用熱電材料是以硅化例為基的準(zhǔn)二元或準(zhǔn)三元材料，型號(hào)如下：

XXX/XX/XX

一—TT-[----------------------等級(jí)：不添加再生料為A,添加再生料為B

-------------組份：準(zhǔn)二元為2,準(zhǔn)三元為3

----------------------晶棒的標(biāo)稱直徑或等效截面直徑/mm

--------------------------類別，分N和P

_____________________________晶棒代號(hào)（ZM：區(qū)熔法生產(chǎn)的晶棒；EX：熱擠出法生

產(chǎn)晶棒；HP熱壓法生產(chǎn)的晶棒）

示例：EXN/28/2A表示粉體燒結(jié)晶棒、N型、標(biāo)稱直徑為（p28mm、二元組成、不含再生原料配

制而成的晶棒。

5

T/SHXCL0021—202X

4.2等級(jí)

按原料來源的差異，熱電材料分為A級(jí)品和B級(jí)品。

4.2.1A級(jí)品

采用半導(dǎo)體元素材料按規(guī)定的化學(xué)比配制而制成，符合本文件規(guī)定的電、熱物理性能和機(jī)械性

能要求的熱電材料為A級(jí)品。

4.2.2B級(jí)品

添加了再生原料，采用綜合調(diào)制的方法，使之符合本文件相應(yīng)規(guī)定的電、熱物理性能和機(jī)械性

能要求的熱電材料為B級(jí)品。

5結(jié)構(gòu)與原料

5.1結(jié)構(gòu)

溫差電組件用熱電材料應(yīng)按規(guī)定程序批準(zhǔn)的技術(shù)文件要求的化學(xué)成份和比例制造。主要原材料

有確、睇、鈿、硒和摻雜劑，配制摻雜劑的材料應(yīng)為純度大亍99.99%的化學(xué)元素和達(dá)到化學(xué)試劑純

的化學(xué)試劑。

5.2原料

5.2.1蹄

所選原材料儲(chǔ)的純度不低于99.99%,并應(yīng)符合YS/T222—2021的規(guī)定。

5.2.2鋪

所選原材料睇的純度不低于99.99%,并應(yīng)符合YS/T674-2008的規(guī)定。

5.2.3例

所選原材料鈿為純度99.99%鈿，并應(yīng)符合GB/T9I5-20I0的規(guī)定。

5.2.4硒

所選原材料硒的牌號(hào)為純度不低于99.999%高純硒，并應(yīng)符合YS/T816—2012(2021)的規(guī)定。

5.2.5再生原料

符合本文件3.12條定義的原料。

6要求

6.1外觀

溫差電組件用熱電材料表面無明顯裂紋、缺損，無明顯雜質(zhì)。表面應(yīng)無下列情況之一的裂紋：

a)橫向裂紋:裂紋走向與熱電材料軸線幾乎垂直的裂紋；

b)機(jī)械損傷造成的裂縫。

6.2熱電材料室溫電阻率

8.0xl0-6(n-m)<P<1.20xl0-5(Qm)o

6

T/SHXCL0021—202X

6.3熱電材料室溫溫差電動(dòng)勢(shì)率

溫差電動(dòng)勢(shì)率a>190x|0-6(VK')o

6.4熱電材料室溫材料功率因子

A級(jí)品功率因子a2Pz40x10-4(WK%」)；

B級(jí)品功率因子a2P-?38xl04(WK-2m」)。

6.5熱電材料室溫?zé)釋?dǎo)率

熱導(dǎo)率爛1.60(Wm"K")。

6.6熱電材料室溫品質(zhì)因數(shù)

A級(jí)品Z>2.80xl0-3(K-')；

B級(jí)品空2.50X10-3(K-I)。

6.7熱電材料抗壓強(qiáng)度

區(qū)熔法制備的材料P型R>35(MPa)；

區(qū)熔法制備的材料N型R>70(Mpa)；

粉末冶金法制備的材料P型R>155(MPa)；

粉末冶金法制備的N型R>195(Mpa)。

7試驗(yàn)方法

7.1一般規(guī)定

品棒初始測(cè)量和最后測(cè)量的條件應(yīng)相同，由于溫度誤差和測(cè)量?jī)x器的誤差而引起的全部誤差不

應(yīng)超出文件中規(guī)定偏差的10%。

除非另有規(guī)定，試驗(yàn)的大氣條件為：

溫度:15℃?35℃；

相對(duì)濕度：45%?75%；

大氣壓力:86kPa?106kPa。

7.2外觀

在照度不低于300Lux工作臺(tái)燈下肉眼觀察晶棒表面應(yīng)符合本文件第6.1.1條的規(guī)定。

7.3電阻率試驗(yàn)

7.3.1試驗(yàn)條件

試驗(yàn)應(yīng)在測(cè)試區(qū)域進(jìn)行，測(cè)試區(qū)應(yīng)避免陽光直射且應(yīng)無明顯的空氣流動(dòng)。

環(huán)境溫度為25℃±5℃,且每小時(shí)變化不超過±1℃；

相對(duì)濕度為45%?75%；

大氣壓力為86kPa?106kPa。

7.3.2試驗(yàn)樣品

7

T/SHXCL0021—202X

樣品為外觀檢驗(yàn)合格的晶棒。

7.3.3試驗(yàn)儀器

a)亳伏表；

b)數(shù)字源表；

c)多通道數(shù)據(jù)采集器；

d)數(shù)字式游標(biāo)卡尺：量程0mm?150mm,分辨率0.02mm；

e)電阻率測(cè)試夾具。

7.3.4試驗(yàn)原理

電阻率的測(cè)量原理參見SJ2827.2-88中第1章。

當(dāng)環(huán)境溫度偏離規(guī)定值(25C)時(shí)，可用下式進(jìn)行修正：

p=pr(l+0.0524)A(25-T)

式中：團(tuán)一室溫下電阻率的實(shí)測(cè)值

T—室溫

推薦的測(cè)量裝置如圖1所示：

I、多通道數(shù)據(jù)采集器2、探針支架3、探針4、支架5、晶棒6、電流側(cè)電極夾具

圖1電阻率測(cè)量裝置

7.3.5試驗(yàn)程序

測(cè)量程序參照SJ2857.2-88標(biāo)準(zhǔn)第4章。

計(jì)算所得的電阻率p應(yīng)符合本文件第6.2條的規(guī)定。

8

T/SHXCL0021—202X

7.4溫差電動(dòng)勢(shì)率試驗(yàn)

7.4.1試驗(yàn)條件

除符合本文件第631條的規(guī)定外，還需符合以下要求:

環(huán)境溫度：25℃±5℃；

冷熱端電極溫差A(yù)T不大于10ro

7.4.2試驗(yàn)樣品

樣品為外觀檢驗(yàn)合格的熱電材料。

7.4.3試驗(yàn)儀器

a）4%數(shù)字直流毫伏表,量程OmV?19.999mV,分辨率ImVxIcPmV；

b）精密數(shù)字溫度計(jì)，顯示精度±0.1C；

c）精密數(shù)字溫度控制儀，控制精度±0.1℃；

（1）溫度傳感器；

O電加熱器：

0溫差電動(dòng)勢(shì)率測(cè)試夾具。

7.4.4試驗(yàn)原理

溫差電動(dòng)勢(shì)率的測(cè)量原理見SJ2857.3-88第1章原理。

推薦的測(cè)量裝置示意如圖2所示：

1、溫度顯示儀2、直流毫伏表3、溫度顯示儀4、熱端電極5、電加熱器6、熱端溫度傳感器

7、晶棒8、冷端溫度傳感器9、冷端電極

圖2溫差電動(dòng)勢(shì)率測(cè)量裝置

7.4.5試驗(yàn)程序

9

T/SHXCL0021—202X

測(cè)量程序參照SJ2857.3-88第4章。

計(jì)算所得的溫差電動(dòng)勢(shì)率a應(yīng)符合本文件第6.3條的規(guī)定。

7.5功率因子

根據(jù)所測(cè)得的溫差電動(dòng)勢(shì)率和電阻率，經(jīng)下式計(jì)算所到的功率因子值PF滿足6.4條的規(guī)定。

a2

PF=—

P

式中：a—溫差電動(dòng)勢(shì)率，VK-'

P--------樣品的電阻率；單位：［C

7.6熱導(dǎo)率的測(cè)量

7.6.1試驗(yàn)條件

試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)控制在一定溫度和濕度下：

環(huán)境溫度：25r±5℃；

相對(duì)濕度：40%?60%。

7.6.2試驗(yàn)樣品

樣品的熱物理性質(zhì)應(yīng)在整個(gè)測(cè)試區(qū)域內(nèi)保持均勻。

樣品尺寸：厚度為1mm-3mm

表面處理：樣品表面需涂有低反射率的涂層，以提高激光吸收率

7.6.3試驗(yàn)儀器

激光閃射設(shè)備

紅外探測(cè)器：精度±0.1七

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：分辨率1限

7.6.4試驗(yàn)原理

熱導(dǎo)率的測(cè)量原理參見GB/T22588-2008。其中，比熱容測(cè)量可參見GB/T22588-2OO8引言部分

所述的比較法或ASTME1269-U；密度測(cè)量可參見GB/T4472-2011的方法。

7.6.5試驗(yàn)程序

7.6.5.1按GB/T22588-2008測(cè)量樣品的熱擴(kuò)散系數(shù)。

7.6.5.2按GB/T22588-2OO8比較法或ASTME1269-11測(cè)量樣品的比熱容。當(dāng)對(duì)結(jié)果有爭(zhēng)議時(shí)，比

熱容以ASTMEI269-I1方法為準(zhǔn)。

76.5.3按GB-T4472-2011測(cè)量樣品的密度。

7.6.5,4按下式計(jì)算熱導(dǎo)率K.所得的熱導(dǎo)率K應(yīng)符合文本件第6.5的規(guī)定。

K=入-Cp-X

式中：K——熱導(dǎo)率，單位：W(mK)-1

X—熱擴(kuò)散系數(shù)，單位：mV

Cp——比熱容，單位：J(kgK尸

x—密度，單位：kgm'3

10

T/SHXCL0021—202X

7.7材料品質(zhì)因素Z

根據(jù)所測(cè)得的溫差電動(dòng)勢(shì)率、電阻率、熱導(dǎo)率，經(jīng)下式計(jì)算所到的品質(zhì)因素值Z滿足6.6的規(guī)

定。

Z=——

PK

式中：a------溫差電動(dòng)勢(shì)率，VK-1

P——樣品的電阻率；單位：Q?m

K——熱導(dǎo)率，單位：W(mK)-1

7.8材料抗壓強(qiáng)度

7.8.1試驗(yàn)條件

試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)控制在一定溫度和濕度下：

環(huán)境溫度：25℃±5℃；

相對(duì)濕度：40%?60%。

7.8.2試驗(yàn)樣品

樣品準(zhǔn)備參照GB/T7314-2017。推薦樣品d(或a)等于5mm、長(zhǎng)度8mm,長(zhǎng)度方向與試驗(yàn)施

方向一?致。樣品數(shù)量不少于6個(gè)。

7.8.3試驗(yàn)儀器

電子萬能試驗(yàn)機(jī)，精確度等級(jí)不低于1級(jí)。

7.8.4試驗(yàn)程序

參照GB/T7314-2017。測(cè)量結(jié)果R應(yīng)符合本文件第6.7的規(guī)定。

8檢驗(yàn)規(guī)則

8.1檢驗(yàn)分類

晶棒的檢驗(yàn)分為交收檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)。

8.2交收檢驗(yàn)

8.2.1檢驗(yàn)項(xiàng)目

按本文件第6.1-6.4條的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。

8.2.2抽樣方案

交收檢驗(yàn)為全檢。

8.2.3判定

交收檢驗(yàn)時(shí)先按本文件第6.1條規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，合格者再按本文件第6.2?6.4條的規(guī)定進(jìn)行檢

驗(yàn)。

8.2.4處理

經(jīng)檢驗(yàn)后不合格的晶棒允許返工，調(diào)制后性能達(dá)到本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí)作為合格晶棒，,允許調(diào)制二次,

仍不合格的將標(biāo)識(shí)為再生原料。

II

T/SHXCL0021—202X

8.3型式檢驗(yàn)

8.3.1檢驗(yàn)項(xiàng)目

型式檢驗(yàn)為全項(xiàng)目檢驗(yàn)，如表1所示。

8.3.2抽樣方案

型式檢驗(yàn)按GB/T2829-2002規(guī)定進(jìn)行，采用判定水平II、樣本大小n=6的一次抽樣方案，不

合格質(zhì)量水平和判定數(shù)組按表I的規(guī)定。

表1不合格質(zhì)量水平和判定

不合格質(zhì)量判定數(shù)組

檢驗(yàn)項(xiàng)目要求試驗(yàn)方法

水平RQL）

AcRc

（本文件）（本文件）

外觀6.17.2

電阻率P6.27.3

2501

溫差電動(dòng)勢(shì)率a6.37.4

功率因子6.47.5

熱導(dǎo)率K6.57.6

品質(zhì)因數(shù)（優(yōu)值系數(shù)）

Z6.67.75012

抗壓強(qiáng)度R6.77.8

8.3.3處理

木周期型式檢驗(yàn)合格后則認(rèn)為木周期生產(chǎn)的晶棒經(jīng)交收檢驗(yàn)合格的批號(hào)可以出廠或入座。

若本周