RU167784U1 - THERMOELECTRIC METER OF ELECTRIC PARAMETERS OF THERMOELECTRIC FILMS - Google Patents

THERMOELECTRIC METER OF ELECTRIC PARAMETERS OF THERMOELECTRIC FILMS Download PDF

Info

Publication number
RU167784U1
RU167784U1 RU2016119790U RU2016119790U RU167784U1 RU 167784 U1 RU167784 U1 RU 167784U1 RU 2016119790 U RU2016119790 U RU 2016119790U RU 2016119790 U RU2016119790 U RU 2016119790U RU 167784 U1 RU167784 U1 RU 167784U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
probes
thermoelectric
measuring
housing
central
Prior art date
Application number
RU2016119790U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Евгеньевич Шупенев
Александр Григорьевич Григорьянц
Original Assignee
Александр Евгеньевич Шупенев
Александр Григорьевич Григорьянц
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Евгеньевич Шупенев, Александр Григорьевич Григорьянц filed Critical Александр Евгеньевич Шупенев
Priority to RU2016119790U priority Critical patent/RU167784U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU167784U1 publication Critical patent/RU167784U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к термоэлектрическому измерителю электрических параметров термоэлектрических пленок. Сущность: устройство для измерения электрических параметров термоэлектрических пленок содержит источник тока, измерительные средства, корпус с крышкой и линейно расположенные в корпус шесть зондов, выполненные из меди в виде пластин с заостренными рабочими концами. Два крайних зонда предназначены для измерения коэффициента Зеебека и один из них снабжен нагревателем. Четыре зонда, расположенные между ними, предназначены для измерения электропроводности. Измерительные средства состоят из вольтметра, подключенного к крайним зондам, и связанного с ним контроллера для расчета коэффициента Зеебека, амперметра, подключенного к двум из четырех центральных зондов, вольтметра, подключенного к двум другим центральным зондам, и связанного с ним контроллера для расчета электропроводности. В корпусе и крышке выполнены сквозные ответные друг другу пазы, в которых расположены зонды. Каждый зонд подпружинен. Два из четырех центральных зондов, подключенных к амперметру, подключены к источнику тока. Технический результат: расширение технологических возможностей. 2ил.The utility model relates to measuring technique, in particular to a thermoelectric meter of electrical parameters of thermoelectric films. Essence: a device for measuring the electrical parameters of thermoelectric films contains a current source, measuring instruments, a housing with a lid and six probes linearly arranged in the housing, made of copper in the form of plates with pointed working ends. Two extreme probes are designed to measure the Seebeck coefficient and one of them is equipped with a heater. Four probes located between them are designed to measure electrical conductivity. The measuring tools consist of a voltmeter connected to the extreme probes and a controller connected to it for calculating the Seebeck coefficient, an ammeter connected to two of the four central probes, a voltmeter connected to two other central probes, and a controller connected to it for calculating the electrical conductivity. In the housing and the cover, through grooves reciprocal to each other are made, in which the probes are located. Each probe is spring loaded. Two of the four central probes connected to the ammeter are connected to a current source. Effect: expanding technological capabilities. 2il.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к термоэлектрическому измерителю электрических параметров термоэлектрических пленок.The utility model relates to measuring technique, in particular to a thermoelectric meter of electrical parameters of thermoelectric films.

Известны устройства для измерения энергии одиночных импульсов тока на основе эффекта Зеебека - вакуумные и полупроводниковые интегрирующие бесконтактные термопреобразователи [1-2]. Недостатками вакуумных бесконтактных преобразователей [1, 2] являются их недостаточная чувствительность и низкое быстродействие для измерения энергий импульсов тока наносекундной - микросекундной длительностей в микроджоулевом диапазоне.Known devices for measuring the energy of single current pulses based on the Seebeck effect - vacuum and semiconductor integrating non-contact thermal converters [1-2]. The disadvantages of vacuum contactless transducers [1, 2] are their lack of sensitivity and low speed for measuring the energies of current pulses of nanosecond - microsecond durations in the microjoule range.

Известно устройство для измерения электрических параметров материала, которое содержит источник тока, измерительные средства, корпус с крышкой и линейно расположенные в корпусе зонды, выполненные из меди в виде пластин с заостренными рабочими концами, притом, что их другие концы соединены с измерительными средствами [3].A device for measuring the electrical parameters of a material, which contains a current source, measuring means, a housing with a lid and probes linearly arranged in the housing, made of copper in the form of plates with pointed working ends, despite the fact that their other ends are connected to measuring means [3] .

Однако известное устройство позволяет измерить только удельное сопротивление материала. При этом эффективность любого термоэлектрического материала определяется значением термоэлектрической добротности Z:However, the known device allows you to measure only the resistivity of the material. The efficiency of any thermoelectric material is determined by the value of thermoelectric figure of merit Z:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где α- коэффициент Зеебека, σ - электропроводность, k - теплопроводность.where α is the Seebeck coefficient, σ is the electrical conductivity, k is the thermal conductivity.

Следовательно, необходимо измерение (α, σ, k) для получения информации о термоэлектрической эффективности исследуемого материала.Therefore, it is necessary to measure (α, σ, k) to obtain information on the thermoelectric figure of merit of the material under study.

Таким образом, задачей данной полезной модели является расширение технологических возможностей устройства путем обеспечения измерения обеих электрических характеристик коэффициента Зеебека и электропроводности для пленок N-(Bi1-xSex)2(Te1-ySey)3 и P-Bi1-xSbx толщиной 10-1000 нм.Thus, the objective of this utility model is to expand the technological capabilities of the device by providing measurements of both electrical characteristics of the Seebeck coefficient and electrical conductivity for N- (Bi 1-x Se x ) 2 (Te 1-y Se y ) 3 and P-Bi 1- films x Sb x 10-1000 nm thick.

Для этого термоэлектрический измеритель электрических параметров термоэлектрических пленок содержит источник тока, измерительные средства, корпус с крышкой и линейно расположенные в корпусе зонды, выполненные из меди в виде пластин с заостренными рабочими концами, при этом их другие концы соединены с измерительными средствами, причем оно содержит шесть зондов, из которых два крайних зонда предназначены для измерения коэффициента Зеебека и один из них снабжен нагревателем, а четыре зонда, расположенные между ними, предназначены для измерения электропроводности, при этом измерительные средства состоят из вольтметра, подключенного к упомянутым крайним зондам, и связанного с ним контроллера для расчета коэффициента Зеебека, амперметра, подключенного к двум из четырех центральных зондов, вольтметра, подключенного к двум другим центральным зондам, и связанного с ним контроллера для расчета электропроводности, при этом в корпусе и крышке выполнены сквозные ответные друг другу пазы, в которых расположены упомянутые зонды, причем каждый зонд подпружинен, а два из четырех центральных зондов, подключенных к амперметру, подключены к источнику тока.For this, the thermoelectric meter of the electrical parameters of thermoelectric films contains a current source, measuring means, a housing with a cover and probes linearly arranged in the housing, made of copper in the form of plates with pointed working ends, while their other ends are connected to the measuring means, and it contains six probes, of which two extreme probes are designed to measure the Seebeck coefficient and one of them is equipped with a heater, and four probes located between them are designed to conductivity measurements, wherein the measuring means consist of a voltmeter connected to the aforementioned extreme probes and a controller connected to it for calculating the Seebeck coefficient, an ammeter connected to two of the four central probes, a voltmeter connected to two other central probes and controller for calculating the electrical conductivity, while in the body and the cover there are made through each other grooves in which the said probes are located, each probe being spring-loaded, and two of the four The neutral probes connected to the ammeter are connected to a current source.

На фиг. 1 представлена схема измерителя, на фиг. 2 - корпус измерителя с зондами.In FIG. 1 is a diagram of a meter; FIG. 2 - meter body with probes.

Термоэлектрический измеритель содержит шесть зондов 1, 2, 3, 4, 5, 6, выполненных из меди в виде пластин с заостренными рабочими концами. В корпусе 7 и крышке 8 выполнены соосные пазы, в которых по одной линии расположены зонды 1-6. Каждый зонд подпружинен для обеспечения одновременного электрического контакта с поверхностью исследуемого образца. Крайние зонды 1 и 6 используются для измерения коэффициента Зеебека, центральная группа из четырех зондов 2, 3, 4, 5 - для измерения электропроводности. У одного из зондов 6 для измерения коэффициента Зеебека имеется нагреватель 9, при этом нагревающий зонд 6 создает перепад температур между крайними зондами 1 и 6. Измерительные средства состоят из вольтметра 10(V1), подключенного к упомянутым крайним зондам 1 и 6, и связанного с ним контроллера 11(РС1) для расчета коэффициента Зеебека, амперметра 12(А1), подключенного к центральным зондам 2 и 5, вольтметра 13 (V2), подключенного к другим центральным зондам 3 и 4, и связанного с ним контроллера 14(РС2) для расчета электропроводности. Два из четырех центральных зондов 2 и 5 подключены к источнику тока 15(I(U)-2). Нагреватель 9 подключен к источнику питания 16(I(U)-1).The thermoelectric meter contains six probes 1, 2, 3, 4, 5, 6, made of copper in the form of plates with pointed working ends. Coaxial grooves are made in the housing 7 and the cover 8, in which the probes 1-6 are located in a single line. Each probe is spring-loaded to provide simultaneous electrical contact with the surface of the test sample. The outermost probes 1 and 6 are used to measure the Seebeck coefficient, the central group of four probes 2, 3, 4, 5 is used to measure electrical conductivity. One of the probes 6 for measuring the Seebeck coefficient has a heater 9, while the heating probe 6 creates a temperature difference between the extreme probes 1 and 6. The measuring means consist of a voltmeter 10 (V1) connected to the mentioned extreme probes 1 and 6 and connected with controller 11 (PC1) for calculating the Seebeck coefficient, ammeter 12 (A1) connected to central probes 2 and 5, voltmeter 13 (V2) connected to other central probes 3 and 4, and controller 14 (PC2) connected to it for conductivity calculation. Two of the four central probes 2 and 5 are connected to a current source 15 (I (U) -2). The heater 9 is connected to a power source 16 (I (U) -1).

Устройство используют следующим образом.The device is used as follows.

Измеритель прикладывают к образцу с нанесенной на него исследуемой пленкой с небольшим усилием, достаточным для частичного сжатия пружин и обеспечения электрического контакта между всеми зондами 1-6 и поверхностью пленки на образце.The meter is applied to the sample with the investigated film applied to it with a small force sufficient to partially compress the springs and provide electrical contact between all the probes 1-6 and the film surface on the sample.

На нагреватель 9 подается ток от источника питания 16. Температура нагреваемого зонда 6 контролируется температурным контроллером 11 с помощью термопары, установленной на этом зонде. Контроллер 11 регулирует подаваемый на нагреватель 9 ток и с целью поддержания заданной температуры зонда 6.The heater 9 is supplied with current from the power source 16. The temperature of the heated probe 6 is controlled by the temperature controller 11 using a thermocouple mounted on this probe. The controller 11 controls the current supplied to the heater 9 and in order to maintain the set temperature of the probe 6.

По достижении целевой разности температур значение электрического напряжения между зондами 1 и 6 снимается вольтметром 10 и передается в контроллер 11. Контроллер 11 по полученным данным рассчитывает коэффициент Зеебека.Upon reaching the target temperature difference, the voltage value between the probes 1 and 6 is taken with a voltmeter 10 and transmitted to the controller 11. The controller 11 calculates the Seebeck coefficient based on the received data.

Одновременно с этим проводится измерение электропроводности образца. Источник тока 15 настраивается на поддержание постоянной величины тока 10 мА, который контролируется амперметром 12 и значение передается в контроллер 14. Между зондами 3 и 4 измеряется величина падения напряжения с помощью вольтметра 13 и передается в контроллер 14. По полученным значениям контроллер 14 рассчитывает электропроводность образца.At the same time, the conductivity of the sample is measured. The current source 15 is configured to maintain a constant current value of 10 mA, which is controlled by ammeter 12 and the value is transmitted to the controller 14. Between the probes 3 and 4, the voltage drop is measured using a voltmeter 13 and transmitted to the controller 14. Based on the values obtained, the controller 14 calculates the conductivity of the sample .

Таким образом, с помощью измерителя определяют одновременно коэффициент Зеебека от 10 до 500 мкВ/К и электропроводность от 10-4 до 10-7 Ом⋅м исследуемого материала, в частности для измерения характеристик пленок толщиной меньше 10 мкм вплоть до 10 нм, для измерения характеристик пленок на твердых подложках, для измерения характеристик пленок на гибких подложках.Thus, the Seebeck coefficient from 10 to 500 μV / K and the conductivity from 10 -4 to 10 -7 Ohm ⋅ of the material under study are determined simultaneously with a meter, in particular for measuring the characteristics of films with a thickness of less than 10 μm up to 10 nm, for measurement characteristics of films on solid substrates, for measuring the characteristics of films on flexible substrates.

Источники информации:Information sources:

1. Термопреобразователь вакуумный бесконтактный типа ТВБ. Технические условия 0.339.007 ТУ.1. Thermal converter vacuum contactless type TBB. Specifications 0.339.007 TU.

2. Термоэлектрические полупроводниковые интегрирующие преобразователи ТИ-0101, ТИ-0104, ТИ-0114, ТИ-0120. Технические условия главного конструктора АЮЖ 3.369.018 ТУ ГК.2. Thermoelectric semiconductor integrating converters TI-0101, TI-0104, TI-0114, TI-0120. Technical conditions of the chief designer of AYuZh 3.369.018 TU GK.

3. SU 1385087 A1, 30.03.1988.3. SU 1385087 A1, 03.30.1988.

Claims (1)

Устройство для измерения электрических параметров термоэлектрических пленок, содержащее источник тока, измерительные средства, корпус с крышкой и линейно расположенные в корпусе зонды, выполненные из меди в виде пластин с заостренными рабочими концами, при этом их другие концы соединены с измерительными средствами, отличающееся тем, что оно содержит шесть зондов, из которых два крайних зонда предназначены для измерения коэффициента Зеебека и один из них снабжен нагревателем, а четыре зонда, расположенные между ними, предназначены для измерения электропроводности, при этом измерительные средства состоят из вольтметра, подключенного к упомянутым крайним зондам, и связанного с ним контроллера для расчета коэффициента Зеебека, амперметра, подключенного к двум из четырех центральных зондов, вольтметра, подключенного к двум другим центральным зондам, и связанного с ним контроллера для расчета электропроводности, при этом в корпусе и крышке выполнены сквозные ответные друг другу пазы, в которых расположены упомянутые зонды, причем каждый зонд подпружинен, а два из четырех центральных зондов, подключенных к амперметру, подключены к источнику тока.A device for measuring electrical parameters of thermoelectric films containing a current source, measuring means, a housing with a cover and probes linearly arranged in the housing, made of copper in the form of plates with pointed working ends, while their other ends are connected to measuring means, characterized in that it contains six probes, of which two extreme probes are designed to measure the Seebeck coefficient and one of them is equipped with a heater, and four probes located between them are designed to conductivity measurements, while the measuring means consist of a voltmeter connected to the aforementioned extreme probes and an associated controller for calculating the Seebeck coefficient, an ammeter connected to two of the four central probes, a voltmeter connected to two other central probes, and associated with it controller for calculating the electrical conductivity, while in the body and the cover there are made through each other grooves in which the said probes are located, each probe being spring-loaded, and two out of four ENTRAL probes connected to the ammeter are connected to a current source.
RU2016119790U 2016-05-23 2016-05-23 THERMOELECTRIC METER OF ELECTRIC PARAMETERS OF THERMOELECTRIC FILMS RU167784U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119790U RU167784U1 (en) 2016-05-23 2016-05-23 THERMOELECTRIC METER OF ELECTRIC PARAMETERS OF THERMOELECTRIC FILMS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119790U RU167784U1 (en) 2016-05-23 2016-05-23 THERMOELECTRIC METER OF ELECTRIC PARAMETERS OF THERMOELECTRIC FILMS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU167784U1 true RU167784U1 (en) 2017-01-10

Family

ID=58451470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016119790U RU167784U1 (en) 2016-05-23 2016-05-23 THERMOELECTRIC METER OF ELECTRIC PARAMETERS OF THERMOELECTRIC FILMS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU167784U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1385087A1 (en) * 1986-06-06 1988-03-30 Предприятие П/Я А-1178 Device for measuring specific resistance
US5260668A (en) * 1992-06-11 1993-11-09 Prometrix Corporation Semiconductor surface resistivity probe with semiconductor temperature control
RU2204114C1 (en) * 2001-10-16 2003-05-10 ООО Научно-производственная фирма "Диагностические технологии для техносферы" Device for inspection of thickness and resistivity of current-conducting items
WO2012116227A2 (en) * 2011-02-23 2012-08-30 California Institute Of Technology Measuring seebeck coefficient
UA74631U (en) * 2012-03-19 2012-11-12 Винницкий Национальний Технический Университет Microelectronic six-probe device for measuring semiconductor resistance

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1385087A1 (en) * 1986-06-06 1988-03-30 Предприятие П/Я А-1178 Device for measuring specific resistance
US5260668A (en) * 1992-06-11 1993-11-09 Prometrix Corporation Semiconductor surface resistivity probe with semiconductor temperature control
RU2204114C1 (en) * 2001-10-16 2003-05-10 ООО Научно-производственная фирма "Диагностические технологии для техносферы" Device for inspection of thickness and resistivity of current-conducting items
WO2012116227A2 (en) * 2011-02-23 2012-08-30 California Institute Of Technology Measuring seebeck coefficient
UA74631U (en) * 2012-03-19 2012-11-12 Винницкий Национальний Технический Университет Microelectronic six-probe device for measuring semiconductor resistance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102305807B (en) Method for measuring Seebeck coefficient of micro/nano thermoelectric materials or devices
US1528383A (en) Device for the measurement of heat
JP2011185697A (en) Thermoelectric material evaluation device and thermoelectric characteristic evaluation method
KR20150007686A (en) Thermoelectric property measurement system
JP7232513B2 (en) Seebeck coefficient measuring device and its measuring method
CN103698357A (en) Thermal conductivity and thermal diffusivity sensor based on MEMS double heater
CN109725183B (en) Probe for portable thermoelectric potential detector
RU167784U1 (en) THERMOELECTRIC METER OF ELECTRIC PARAMETERS OF THERMOELECTRIC FILMS
RU2577389C1 (en) Method of calibrating thermoelectric heat flux sensors
JP4982766B2 (en) Sensor for thermoelectric property measurement
Arshad et al. Low cost, eco-friendly, homemade, graphite on paper-based wearable temperature sensor
Abouellail et al. Research of thermocouple electrical characteristics
Garrido Peltier’s and Thomson’s coefficients of thermoelectric phenomena in the observable formulation
Edler et al. Metrology for energy harvesting
RU2633405C1 (en) Device for measuring thermal conductivity
CN104749213A (en) Potential determination device of film thermoelectric material
JP2009042127A (en) Measurement method for thin-film shaped sample
Woodbury et al. Z-meters
Kwon et al. Measurement of the figure-of-merit of thermoelectric devices
RU120236U1 (en) PROBE FOR DETERMINING THE THERMAL CONDUCTIVITY COEFFICIENT
US3317822A (en) Method and apparatus for measurement of high voltage
JPS627983B2 (en)
KR20200053377A (en) a device for measuring thermoelectric performance
CN114487011B (en) Micro detector for testing thermoelectric performance of micro-nano material and testing method
RU2755330C1 (en) Method for measuring thermal conductivity

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170324