CN109541429A - 一种光热电三场耦合器件测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光热电三场耦合器件测试装置，包括盒体以及顶盖，所述顶盖设有透光孔，所述盒体的内部设有铸钢块、调温机构、探针以及插接座；所述顶盖的上部设有调光机构；所述测试装置还包括PID控制器、上位机以及电测试仪，所述调温机构以及调光机构分别与PID控制器相连接，所述插接座通过与电测试仪相连接，所述电测试仪以及PID控制器分别与上位机通信连接。本发明通过PID控制器、调光机构和调温机构，控制待测光电材料或器件的光照强度以及所处的环境温度，在对待测光电材料或器件进行光电特性测量过程中保证待测光电材料或器件的温度保持稳定，提高其光电特性测量的精准度，同时还能对待测光电材料或器件进行温度特性的测试。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件的检测装置技术领域，更具体地说涉及一种用于检测光电器件的测量装置结构。
背景技术
光电器件是一种能够将光信号转换成电信号的元器件，其物理原理是光电效应，其中，基于内光电效应制成的半导体器件光敏电阻，由于有着独特的光电特性，在各个控制领域有着广泛的应用。另一方面，光敏电阻也和其他半导体器件一样，受温度的影响较大，当温度升高时，其暗电阻、灵敏度和光谱特性等都会发生显著的变化。而不同材料制成的光敏电阻，其参数特性对温度变化的敏感度也不尽相同。在实际应用中，一般需要排除温度对电阻的影响，当然也可以利用其温度特性达到所需的效果。而另一种光电器件光敏二极管对光的变化非常敏感，具有单向导电性，可根据光照强弱改变电路的电学特性。温度是影响光敏二极管的一项重要参数，从原理上看，当光敏二极管处于变温环境时，其内部载流子运动的剧烈程度不同，温度的升高使载流子运动速度加快，暗电流即反向电流增大，它使输出信噪比变差，不利于弱光信号的探测。太阳能电池的开发和利用是当今的热门课题，其特性测试对提高其生产工艺水平和性能研究有重要参考价值。而温度特性关系到应用太阳能电池的仪器设备的温度漂移，影响到测量精度等指标，是太阳能电池的重要特征之一。因此从上面的描述中不难看出，研究包括光敏电阻、光敏二极管、太阳能电池在内的光电器件或光电元件在不同温度下的参数变化情况，能够更好地利用其自身的特点，达到高效的应用。
现有对于光电材料或器件的温度特性测试一般是在常温或高温条件下进行，一方面测试操作不方便，数据处理也较为麻烦；更重要的是，对于工作在低温环境下的光电材料或器件，缺乏有效的方法对其进行温度特性的测试，这使得测出的温度特性并不完整，不利于材料或器件在某些极端条件的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够控制待测光电材料或器件的测量环境温度的光热电三场耦合器件测试装置。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种光热电三场耦合器件测试装置，包括盒体以及顶盖，所述顶盖设有透光孔，所述透光孔优选是设置在顶盖的中部位置，所述顶盖的透光孔处设有可翻动的遮光盖，所述盒体的内部设有铸钢块、用于调节铸钢块温度的调温机构、探针以及插接座，测试过程中待测光电材料或者器件置于铸钢块上表面，所述探针的一端与插接座电性连接，探针的另一端与待测光电材料或器件电性连接，所述插接座通过一导电构件延伸至盒体外部；所述顶盖的上部设有光强可调的调光机构，所述调光机构输出的光通过透光孔进入到盒体中并照射在铸钢块上表面；所述测试装置还包括PID控制器、上位机以及电测试仪，所述调温机构以及调光机构分别与PID控制器相连接，所述插接座通过一导电构件与电测试仪相连接，所述电测试仪以及PID控制器分别与上位机通信连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述调温机构包括发热片、液氮瓶、液氮泵以及液氮散热管，所述发热片以及液氮泵分别与PID控制器相连接，所述液氮泵通过液氮散热管与液氮瓶相连接，所述发热片以及液氮散热管均与铸钢块相接触。
作为上述技术方案的进一步改进，所述调光机构包括氖灯、调光驱动器以及凸透镜，所述PID控制器通过调光驱动器与氖灯相连接，所述凸透镜置于氖灯与顶盖的透光孔之间。
作为上述技术方案的进一步改进，所述测试装置还包括抽真空机构，所述抽真空机构包括数显抽气泵，所述顶盖的透光孔处设有透光窗，所述数显抽气泵通过一导管将盒体内部的空气抽出，所述数显抽气泵与PID控制器相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述测试装置还包括用于防止透光窗出现雾化状况的防雾化机构，所述防雾化机构包括发热丝，所述发热丝设置在顶盖内部，且与透光窗相接触。
作为上述技术方案的进一步改进，所述防雾化机构还包括通气气管以及气泵，所述通气气管一端与气泵相连接，另一端通过顶盖内部延伸至透光窗处，所述气泵与PID控制器相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述顶盖与盒体的接触位置处设有垫圈。
作为上述技术方案的进一步改进，所述液氮散热管包括依次连接的输入段、散热段以及输出段，所述液氮瓶与液氮散热管的输入段相连接，所述液氮泵与液氮散热管的输出段相连，所述液氮散热管的散热段穿过铸钢块，所述散热段在铸钢块中来往弯折。
作为上述技术方案的进一步改进，所述测试装置还包括散热水管以及循环水冷机，所述散热水管设在盒体的盒壁内部，所述散热水管的两端均与循环水冷机相连接，所述循环水冷机与PID控制器相连接。
本发明的有益效果是：本发明通过PID控制器、调光机构以及调温机构，控制待测光电材料或器件的光照强度以及所处的环境温度，在对待测光电材料或器件进行光电特性测量过程中保证待测光电材料或器件的温度保持稳定，提高其光电特性测量的精准度，同时还能对待测光电材料或器件进行温度特性的测试。
本发明创造用于对光电材料或器件进行光电特性以及温度特性的测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明测试装置的侧面剖视图；
图2是本发明测试装置的俯视图(隐藏顶盖)；
图3是本发明测试装置的液氮散热管示意图；
图4是本发明测试装置的电路原理图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。最后需要说明的是，如文中术语“中心、上、下、左、右、竖直、水平、内、外”等指示的方位或位置关系则为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
参照图1～图4，本申请公开了一种光热电三场耦合器件测试装置，包括盒体100以及顶盖200，所述顶盖200设有透光孔210，所述透光孔210优选是设置在顶盖200的中部位置，所述透光孔210处设有可翻动的遮光盖，所述盒体100的内部设有铸钢块300、用于调节铸钢块300温度的调温机构、探针410以及插接座420，测试过程中待测光电材料或者器件置于铸钢块300上表面，所述铸钢块300有蓄温和稳定温度的作用，所述探针410的一端与插接座420电性连接，探针410的另一端与待测光电材料或器件电性连接，所述插接座420通过一导电构件延伸至盒体100外部；所述顶盖200的上部设有光强可调的调光机构，所述调光机构输出的光通过透光孔210进入到盒体100中并照射在铸钢块300上表面；所述测试装置还包括PID控制器、上位机以及电测试仪，所述调温机构以及调光机构分别与PID控制器相连接，所述插接座420通过一导电构件与电测试仪相连接，所述电测试仪以及PID控制器分别与上位机通信连接。具体地，本申请通过PID控制器、调光机构以及调温机构，控制待测光电材料或器件的光照强度以及所处的环境温度，在对待测光电材料或器件进行光电特性测量过程中保证待测光电材料或器件的温度保持稳定，提高其光电特性测量的精准度，同时还能对待测光电材料或器件进行温度特性的测试，便于实验科研人员对待测光电材料或器件的物理特性进行全方位的了解。
进一步作为优选的实施方式，本申请具体实施方式中，所述调温机构包括发热片510、液氮瓶、液氮泵以及液氮散热管520，所述发热片510以及液氮泵分别与PID控制器相连接，所述液氮泵通过液氮散热管520与液氮瓶相连接，所述发热片510以及液氮散热管520均与铸钢块300相接触。本申请具体是利用发热片510以及液氮散热管520对铸钢块300进行温度控制，由于本申请所述测试装置同时还配置有极端环境下的温度特征检测功能，因此本申请所述调温机构优先采用液氮降温方案。
进一步作为优选的实施方式，本申请具体实施方式中，所述调光机构包括氖灯610、调光驱动器以及凸透镜620，所述PID控制器通过调光驱动器与氖灯610相连接，所述凸透镜620置于氖灯610与顶盖200的透光孔210之间，其中所述氖灯610的输出光束通过凸透镜620形成平行光束，而本申请之所以利用氖灯610作为光源，主要原因在于氖灯610具有较强的穿透能力，且发光效率高，有效降低损耗功率。
进一步作为优选的实施方式，本申请具体实施方式中，本测试装置为了提高铸钢块300温度的稳定性，本技术方案还包括抽真空机构，所述抽真空机构包括数显抽气泵，所述顶盖200的透光孔210处设有透光窗220，所述数显抽气泵通过一导管将盒体100内部的空气抽出，所述数显抽气泵与PID控制器相连接。本技术方案利用数显抽气泵将盒体100内部的空气抽出，使铸钢块300处于真空环境，铸钢块300无法与空气产生热交换，从而提高铸钢块300温度的稳定性。
进一步作为优选的实施方式，本申请具体实施方式中，由于氖灯610所输出的光束需要经过透光窗220才能够进入到盒体100内，为了防止透光窗220出现雾化状况，因此本技术方案还包括防雾化机构，所述防雾化机构包括发热丝710，所述发热丝710设置在顶盖200内部，且与透光窗220相接触，通过所述发热丝710的设置改变透光窗220的温度，降低透光窗220与外部环境之间的温度差，从而实现防止透光窗220结雾的功能。
进一步作为优选的实施方式，为进一步提高透光窗220的防雾化效果，本申请具体实施方式中，所述防雾化机构还包括通气气管720以及气泵，所述通气气管720一端与气泵相连接，另一端通过顶盖200内部延伸至透光窗220处，所述气泵与PID控制器相连接，利用气泵与通气气管720的结合将透光窗220附近的水汽通过空气流动清除。
进一步作为优选的实施方式，本申请具体实施方式中，所述顶盖200与盒体100的接触位置处设有垫圈110，通过所述垫圈110的设置，有效提高盒体100与顶盖200之间的密封效果。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，本申请具体实施方式中，所述液氮散热管520包括依次连接的输入段521、散热段522以及输出段523，所述液氮瓶与液氮散热管520的输入段521相连接，所述液氮泵与液氮散热管520的输出段523相连，所述液氮散热管520的散热段522穿过铸钢块300，所述散热段522在铸钢块300中来往弯折，有效提高铸钢块300的温度下降速度，同时有利于保证铸钢块300温度分布均匀，使铸钢块300的温度控制更为精准。
进一步作为优选的实施方式，本申请具体实施方式中，所述测试装置还包括散热水管以及循环水冷机，所述散热水管设在盒体100的盒壁内部，所述散热水管的两端均与循环水冷机相连接，所述循环水冷机与PID控制器相连接。
以上对本申请的较佳实施方式进行了具体说明，但本申请并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：包括盒体(100)以及顶盖(200)，所述顶盖(200)设有透光孔(210)，所述盒体(100)的内部设有铸钢块(300)、用于调节铸钢块(300)温度的调温机构、探针(410)以及插接座(420)，所述探针(410)的一端与插接座(420)电性连接，所述插接座(420)通过一导电构件延伸至盒体(100)外部；所述顶盖(200)的上部设有光强可调的调光机构，所述调光机构输出的光通过透光孔(210)进入到盒体(100)中并照射在铸钢块(300)上表面；所述测试装置还包括PID控制器、上位机以及电测试仪，所述调温机构以及调光机构分别与PID控制器相连接，所述插接座(420)通过一导电构件与电测试仪相连接，所述电测试仪以及PID控制器分别与上位机通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：所述调温机构包括发热片(510)、液氮瓶、液氮泵以及液氮散热管(520)，所述发热片(510)以及液氮泵分别与PID控制器相连接，所述液氮泵通过液氮散热管(520)与液氮瓶相连接，所述发热片(510)以及液氮散热管(520)均与铸钢块(300)相接触。
3.根据权利要求1所述的一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：所述调光机构包括氖灯(610)、调光驱动器以及凸透镜(620)，所述PID控制器通过调光驱动器与氖灯(610)相连接，所述凸透镜(620)置于氖灯(610)与顶盖(200)的透光孔(210)之间。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括抽真空机构，所述抽真空机构包括数显抽气泵，所述顶盖(200)的透光孔(210)处设有透光窗(220)，所述数显抽气泵通过一导管将盒体(100)内部的空气抽出，所述数显抽气泵与PID控制器相连接。
5.根据权利要求4所述的一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括用于防止透光窗(220)出现雾化状况的防雾化机构，所述防雾化机构包括发热丝(710)，所述发热丝(710)设置在顶盖(200)内部，且与透光窗(220)相接触，所述发热丝(710)与PID控制器相连接。
6.根据权利要求5所述的一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：所述防雾化机构还包括通气气管(720)以及气泵，所述通气气管(720)一端与气泵相连接，另一端通过顶盖(200)内部延伸至透光窗(220)处，所述气泵与PID控制器相连接。
7.根据权利要求6所述的一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：所述顶盖(200)与盒体(100)的接触位置处设有垫圈(110)。
8.根据权利要求2所述的一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：所述液氮散热管(520)包括依次连接的输入段(521)、散热段(522)以及输出段(523)，所述液氮瓶与液氮散热管(520)的输入段(521)相连接，所述液氮泵与液氮散热管(520)的输出段(523)相连，所述液氮散热管(520)的散热段(522)穿过铸钢块(300)，所述散热段(522)在铸钢块(300)中来往弯折。
9.根据权利要求1所述的一种光热电三场耦合器件测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括散热水管以及循环水冷机，所述散热水管设在盒体(100)的盒壁内部，所述散热水管的两端均与循环水冷机相连接，所述循环水冷机与PID控制器相连接。
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