(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 2021234046 01.3 (22)申请日 2021.12.31 (73)专利权人 辽宁冷芯半导体科技有限公司 地址 110168 辽宁省沈阳市 浑南区浑南 东 路15-3号8B栋 (72)发明人 邰凯平　赵洋　孙东明　成会明　 (51)Int.Cl. G01R 31/28(2006.01) G01R 31/26(2014.01) G01R 1/04(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 一种用于测试 热电发电芯片性能的装置 (57)摘要 本实用新型涉及半导体器件性能测试领域， 具体涉及一种用于测试热电发电芯片性能的装 置。 该装置包括： 气氛环境控制模块、 温度环境控 制模块、 电信号控制及测试模块和自动化测试软 件。 该实用新型可以实现对热电发电芯片性能的 多个参数进行测试计算， 同时通过更换温度环境 控制模块的加热器和散热器组件， 实现不同温差 环境下芯片的发电性能检测， 模仿产品在实际应 用中的场景， 对促进热电发电芯片的研究具有促 进作用。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 217404466 U 2022.09.09 CN 217404466 U 1.一种用于测试热电发电芯片性 能的装置， 其特征在于， 该装置包括： 气氛环境控制模 块(1)、 温度 环境控制模块(2)、 电信号控制及测试模块(3)和自动化测试软件(4)， 具体结构 如下： 气氛环境控制模块(1)为待测样品营造不同气氛环境的测试环境， 具体包括真空、 惰性 气体环境、 空气、 低压环境； 温度环境控制模块(2)置于气氛环境控制模块(1)内， 为待测样 品提供热电发电所需的温差环境； 电信号控制及测试模块为与样品相连， 为待测样品提供 外部的负载电路并检测电路电压电流信号； 自动化测试软件(4)与气氛环境控制 模块(1)、 温度环境控制模块(2)和电信号控制及测试模块(3)分别相连， 可以集中控制为待测样品提 供不同的测试气氛、 温差和负载电路环境， 并检测获取 数据。 2.根据权利要求1所述的一种用于测试热电发电芯片性能的装置， 其特征在于， 气氛环 境控制模块包括： 真空腔体(1 1)、 气体流 量控制模块(12)、 高真空泵组(13)和气源(14)。 3.根据权利要求1所述的一种用于测试热电发电芯片性能的装置， 其特征在于， 温度环 境控制模块包括： 散热器(21)、 热源(2 2)、 直流电源(23)、 PID温控仪(24)和温度探 头(25)。 4.根据权利要求1所述的一种用于测试热电发电芯片性能的装置， 其特征在于， 电信号 控制及测试模块包括： 可变负载电阻(31)、 精密直 流电流表(32)、 精密直 流电压表(3 3)。 5.根据权利要求1所述的一种用于测试热电发电芯片性能的装置， 其特征在于， 自动化 测试软件(4)与气体流量控制模块(12)和高真空泵组(13)相连， 实现真空、 惰性气体、 空气 或低压气体的测试环境； 与直流电源(23)相连， 实现对待测样品所 处的温差环 境进行控制； 与温度探头(25)相连， 用于监测待测样品两端的温差； 与可变负载电阻(31)相连， 实现待测 芯片电路电阻的调控； 与精密直流电流表(32)和精密直流电压表(33)相连， 实现对待测样 品的电参数进行采集。 6.根据权利要求1 ‑3中任意一项所述的一种用于测试热电发电芯片性能的装置， 其特 征在于， 散热器(21)有三种类似， 分别是主动控温模块(211)、 自然散热模块(212)和增强被 动散热模块(213)， 其中主动控温模块(211)采用半导体制冷片， 通过调节电流实现温度恒 定； 自然散热模块(212)为普通的金属导热块； 增强被动散热模块(213)是风冷散热器。 7.根据权利要求1 ‑3中任意一项所述的一种用于测试热电发电芯片性能的装置， 其特 征在于， 热源(22)的形状可以是点状热源、 线状热源或面状热源， 采用电阻丝加热， 并且电 阻数值已知， 通过调节加热电流可以获得加热功率数值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217404466 U 2一种用于测试热电发电芯片性能的装 置 技术领域： [0001]本实用新型涉及半导体器件领域， 具体涉及一种用于测试热电发电芯片性能的装 置。 背景技术： [0002]在众多新能源技术中， 热电转换技术因可直接利用日常生活生产中的各种废热发 电以实现能源的二次利用， 并且对环 境无二次污染， 而 备受关注。 工业余热利用率低下是造 成能耗高的重要原因， 我国主要行业余热余能占工业总能耗的～20％。 高温余热在国际和 国内利用情况相对较好， 而中低温(300℃以下)余热还没有很好的利用技术； 集中式余热利 用较好， 但分布式余热没有较好的利用技术。 亟待发展中低 温余热温差发电技术的研究工 作， 最大程度利用低品位分布式余热回收发电， 降低工业能耗损失， 提高资源利用率， 显著 降低碳排放[1‑2]。 [0003]热电半导体材料基于温差发电原理(Seebeck效应)可以将热能直接转化为电能， 或是利用通电制冷(Peltier效应)实现热电的逆温度梯度定向传输， 具备 “热”与“电”的双 向可逆转换特性。 热电材料具备热到电的直接转化、 对热源品质要求低、 结构体积多变的特 点， 可广泛的适应于日常生产和生活中的各种温差发电， 弥补目前集中发电技术的不 足， 最 大程度利用低品位、 分布式中低温余热回收发电， 降低工业能耗损失， 充分利用能源。 我国 每年的工业废热高达103kWh， 如其中的10％用于热电技术回收余热发电， 发电量就可高达 10个三峡电站， 可产生显著的经济效益和社会效益。 热电材料经由切割、 组装和焊接可形成 具有实用意义的热电器件， 通过调整器件结构设计、 组装排布可以满足各种应用场景热源 的能量转化。 具有全固态结构、 无噪音、 无运动部件、 结构紧凑、 低维护性等优点， 其在可再 生能源技术和新一代智能微纳电子 设备中的应用价值引起科学界和工业界高度重视， 是我 国新能源材料和 技术、 节能减少碳排放、 资源高效利用以及微系统热管理等专项中的重要 研究课题， 其在国家安全特殊领域中也具有重要应用前 景。 [0004]近年来， 物联网飞速 发展， 万物互联的愿景正逐步成为现实。 区别于互联 网是基于 手机和电脑等设施， 物联网的基础单元是各种传感器， 具有体积更小、 分布更广的特点。 而 为这些传感器不间断的功能成为限制物联网进一步发展的主要障碍之一。 目前物联网节点 传感器普遍使用镍氢电池和可充电锂电池， 续航时间短。 此类传感器数量巨大， 更换电池成 本极高， 尤其对于一些特殊地区的传感器， 如山林野外、 湖底高塔等， 人员难以接近， 更换难 度很大。 往往采用能量耗尽即废弃 的办法。 这对于稳定的互联互通的实现造成了不小的困 扰。 而高性能热电材料和器件技术可利用各种环境温差发电， 满足自供电无源电子器件发 展的需求， 可以在无需人工二次干预的情况下长期运行， 有利于实现全天候、 长期监控和信 息情报收集。 而在国防军工领域， 随着军事科技的不断发展， 士兵的作用也越来越重要， 从 火力掩护输出， 到侦察信息传送， 士兵必须化身为全能战士， 才能满足现代战争的要求。 为 了赋于士兵相应的作战能力， 各大军事强国都推出了新一代的单兵作战系统。 此系统包括 大量的通讯、 侦查和计算系统， 而能否为这些电子持续设备供能将会是决定士兵可以在野说　明　书 1/4 页 3 CN 217404466 U 3