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重光实验室 | 对比国内半导体制冷片厂家产品的ZT值测试和分析

发布时间:2025-4-8      点击次数:130

一、研究背景

     在电子冷却、医疗设备、便携冰箱等领域,半导体制冷片正悄然改变着我们的生活。作为衡量热电材料性能的核心参数,ZT 值(热电优值)已成为行业技术突破的关键指标。

     重光深耕热分析行业多年,热电材料测试是常设的研究项目之一。在这过程中,重光实验室积累了丰富的测试数据和测试经验。


二、测试结果

        此前,重光实验室选取了市面上几个主流型号 TEC-12704 进行实测,测试结果如下:

   1743666823683.png

       结果分析:

      · 浙江万 G 半导体以 0.752 的 ZT 值领跑行业

      · 尺寸并非决定因素(30MM 产品反超 40MM)

      · 电阻值与 ZT 值呈弱负相关(并非绝对指标)


        本次实验中的半导体制冷片的ZT值在0.6到1.0之间,但商用碲化铋材料的 ZT 值通常在 1.0~1.4 之  间。这表明市面上的半导体制冷片的能效还有较大的进步空间。而且,目前制冷片厂家主要从电气性能、制冷性能、外观及结构检测、密封性检测和可靠性检测五个方面对制冷片提升进行质检。缺少从ZT值的角度反映半导体制冷片的性能。


三、测试原理

        ZT 值(热电优值)是衡量热电材料性能的黄金标准,它综合反映了材料的塞贝克系数(温差发电能力)、电导率(导电效率)和热导率(导热损失)之间的关系,计算公式为:

公式.png


        为了有一较高热电优值ZT,材料必须有高的塞贝克系数(S),高的电导率与低的导热系数。因热电转换效率主要依靠优值系数Z,而热电材料的Z主要跟热电材料的热物性参数(塞贝克系数、电导率、热导率)有着密切联系,无量纲的优值系数ZT则通常被用来作为热电材料性能的评价指标。

      简单来说:

      ✅ 高 ZT 值 = 更强制冷能力 + 更低能耗

      ❌ 低 ZT 值 = 制冷效率低下 + 耗电大户


四、测试方法

        给样品通一个恒定的电流值,根据帕尔帖效应热电材料会在两端吸热和放热,并产生一个温差电压VS。当温差和热传导达到平衡时记录此时的电压VT,VT包含器件电阻的电压VR和VS。接着切断电流,VR同时消失,而VS逐渐减小。记录此时刻前后电压变化曲线,使用数据分析方法找到VR。VS / VR则代表器件的ZT值。

哈曼法原理.png

五、测试设备

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      重光热电参数测试仪(TPA)是一款能够用于热电材料的SEEBECK系数常温测量,半导体制冷片的ZT值和电阻值测量的高端仪器。它能帮助您快速计算ZT值,为材料研发和产品优化提供可靠数据支持,是热电材料和器件研究、生产的重要工具。

      ☞ 半导体制冷片ZT值测量技术参数

        1. ZT值测量范围:0-2

        2. 范围误差:3%

        3. 重复性:0.40%

        4. 测试速度<40s

        5. 支持Bi2Te3、PbTe、SiGe等多种热电材料的测试。

       ☞ 场景应用

        1. 适用于实验室研发(材料筛选)

        2. 支持产线品控(批量测试)


六、结语

       作为热电测试领域的领先企业,武汉重光科技有限公司始终致力于为客户提供最优质的产品和服务,我们的测试仪已服务:

      · 30 + 高校科研院所

      · 10+ 家公司研发中心

      · 100 + 制冷片生产企业

      如果您是:

      ❶ 制冷片生产企业
      ❷ 新能源材料研发机构
      ❸ 电子设备制造厂商

      欢迎随时联系我们!武汉重光科技有限公司将竭诚为您提供专业的技术支持和解决方案。