TSHXCL 0021-2024 温差电致冷组件用晶棒

ICS29.045CCSH80团 体 标 准T/SHXCL0021—2024温差电致冷组件用晶棒Crystalbarforthermoelectricrefrigerationcomponents2024-06-28发布 2024-07-30实施上海市新材料协会发布T/SHXCL 0021—2024前 言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由上海市新材料协会提出。本文件由上海市新材料协会标准化技术委员会归口。本文件起草单位：上海申和投资有限公司，杭州大和热磁电子有限公司、中国科学院上海硅酸盐研究所、浙江先导热电科技股份有限公司、浙江汉恒热电材料科技有限公司。本文件首批承诺执行单位：上海申和投资有限公司，杭州大和热磁电子有限公司、中国科学院上海硅酸盐研究所、浙江先导热电科技股份有限公司、浙江汉恒热电材料科技有限公司。本文件起草人：吴燕青、周帅、吴永庆、柏胜强、廖锦城、宋庆峰、唐泽丰、宋君强。T/SHXCL0021—2024温差电致冷组件用晶棒范围本文件规定了温差电致冷组件用晶棒的命名和分级、材料、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。本文件适用于以碲化铋为基体材料，采用粉末热挤出法或区熔法制备而成的晶棒。产品主要用于温差电致冷组件。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191-2008包装储运图示标志GB/T915-2010铋GB/T2829-2002周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)GB/T4472-2011化工产品密度和相对密度的测定GB/T6388-1986运输包装收发标志GB/T7314-2017金属材料室温压缩试验方法GB/T22588-2008闪光法测量热扩散系数或导热系数SJ2855-1988温差电致冷名词术语、型号命名及其性能测试方法SJ2857.2-1988温差电致冷材料性能的测试方法电导率测试方法SJ2857.3-1988温差电致冷材料性能的测试方法温差电动势率测试方法YS/T222-2010碲锭YS/T674-20084N锑YS/T816-2012高纯硒术语和定义SJ2855-1988界定的以及下列术语和定义适用于本文件。粉末热挤出法powderhotextrusionmethod一种结合粉末冶金和热挤出成形工艺，在热和机械力的共同作用下将粉末或者毛坯挤出成型的加工方法。3T/SHXCL0021—2024区熔法zonemeltingmethod一种制备晶体和提纯晶体的方法，熔区从锭的一端通过整个锭料至另一端。[来源：SJ2855-1988，3.19]再生原料recycledrawmaterials前次制备过程中产生的废弃材料或者剩余材料。掺杂剂dopant少量添加到碲化铋基体中，用于调节导电类型、载流子浓度、迁移率或晶格热导率等的元素或化合物。晶棒crystalbarBiSbSe命名和分级命名温差电致冷组件用晶棒型号如下：XXX/XX/XX

等级：不添加再生料为A,添加再生料为B组份：准二元为2,准三元为3晶棒的标称直径或等效截面直径/mm类别,分N和P晶棒代号(ZM：区熔法生产的晶棒；EX：粉末热挤出法生产晶棒)示例:EXN/28/2A表示粉末热挤出法生产晶棒、N型、标称直径为φ28mm、二元组成、不含再生原料配制而成的晶棒。等级A级品采用半导体元素材料按规定的化学比配制而成，符合本文件规定的电、热物理性能和机械性能要求的为A级品。B级品添加了再生原料，使之符合本文件规定的电、热物理性能和机械性能要求的为B级品。材料4T/SHXCL0021—2024成分温差电致冷组件用晶棒主要原材料有碲、锑、铋、硒和掺杂剂。原料碲所选原材料碲的纯度不低于99.99%，其他要求应符合YS/T222的规定。锑所选原材料锑的纯度不低于99.99%，其他要求应符合YS/T674的规定。铋所选原材料铋为纯度99.99%铋,其他要求应符合GB/T915的规定。硒所选原材料硒的牌号为纯度不低于99.999%高纯硒,其他要求应符合YS/T816的规定。要求外观晶棒表面无明显裂纹、缺损，无明显杂质。表面应无下列情况之一的裂纹：裂纹走向与晶棒轴线近似垂直的裂纹；机械损伤造成的裂缝。尺寸晶棒尺寸可由供需双方商定，其径向尺寸偏差不大于所商定规格尺寸的4%。技术要求晶棒的技术要求应符合表1和表2的规定。表1 晶棒的技术要求（粉末热挤出法工艺）序号项目技术要求P型N型1电阻率ρ，Ω·m0.80×10-5～1.20×10-50.80×10-5～1.20×10-52温差电动势α，V/K≥190×10-6≥190×10-63功率因子PF，W/(K2·m)≥4.30×10-3（A）≥3.90×10-3（B）≥3.90×10-3（A）≥3.70×10-3（B）4热导率κ，W/(m·K)≤1.47（A）≤1.50（B）≤1.55（A）≤1.60（B）5品质因数Z，1/K≥3.15×10-3（A）≥2.95×10-3（B）≥2.90×10-3（A）≥2.80×10-3（B）6抗压强度R，MPa≥155≥1957密度d，g/cm36.2～6.87.2～7.85T/SHXCL0021—2024表2 晶棒的技术要求（区熔法工艺）序号项目技术要求P型N型1电阻率ρ，Ω·m0.80×10-5～1.20×10-50.80×10-5～1.20×10-52温差电动势α，V/K≥190×10-6≥190×10-63功率因子PF，W/(K2·m)≥4.50×10-3（A）≥4.20×10-3（B）≥4.30×10-3（A）≥4.00×10-3（B）4热导率κ，W/(m·K)≤1.53（A）≤1.53（B）≤1.58（A）≤1.62（B）5品质因数Z，1/K≥3.00×10-3（A）≥2.85×10-3（B）≥2.90×10-3（A）≥2.80×10-3（B）6抗压强度R，MPa≥35≥707密度d，g/cm36.4～6.97.3～7.9试验方法一般规定晶棒初始测量和最后测量的条件应相同,由于温度误差和测量仪器的误差而引起的全部误差不应超出10%。除非另有规定,试验在室温和常压下进行。外观在照度不低于300Lux工作台灯、5倍的放大灯下目视观察晶棒表面。尺寸外形尺寸：径向尺寸用量程为0mm-150mm，精度为0.02mm的游标卡尺测量。电阻率试验试验条件试验应在测试区域进行，试验条件应符合如下要求：——应避免阳光直射且应无明显的空气流动；——环境温度为25℃±5℃。试验仪器试验仪器应配置如下：毫伏表；数字源表；多通道数据采集器；数字式游标卡尺:0～150mm,0.02mm；电阻率测试夹具。6T/SHXCL0021—2024试验原理电阻率的测量原理参见SJ2857.2-1988中第1章。当环境温度偏离规定值(25℃)时,可用下式进行修正：ρ=ρT(1+0.0524)25-T （1）式中: ρT──电阻率的实测值T──测试环境温度值，℃。试验程序 I测量程序参照SJ2857.2-1988标准第4章。温差电动势率试验试验条件除符合7.1条的规定外，还需符合以下要求：——环境温度：25℃±5℃；——冷热端电极温差ΔT不大于10℃。试验仪器试验仪器应配置如下：a)41/2数字直流毫伏表，量程0mV～19.999mV，分辨率1×10-3mV；精密数字温度计，显示精度±0.1℃；精密数字温度控制仪，控制精度±0.1℃；温度传感器；温差电动势率测试夹具。试验原理温差电动势率的测量原理见SJ2857.3-1988第1章原理。试验程序测量程序参照SJ2857.3-1988第4章。功率因子根据所测得的温差电动势率和电阻率，经下式计算所到的功率因子值PF。PF=�2�式中：α──温差电动势率，V/K；ρ──电阻率，Ω·m。热导率试验按GB-T22588-2008规定进行。品质因素

（2）7T/SHXCL0021—2024根据所测得的温差电动势率、电阻率、热导率，经下式计算所到的品质因素值Z。Z=�2ρ�式中：α──温差电动势率，V/K；ρ──电阻率，Ω·m；κ──热导率，W/(m·K)。抗压强度试验GB/T7314-2017规定进行。密度试验按GB/T4472-2011规定进行。检验规则检验分类晶棒的检验分为出厂检验和型式检验。出厂检验检验项目检验项目为外观、电阻率、温差电动势率和功率因子。抽样方案出厂检验为全检。型式检验检验项目型式检验为全项目检验。抽样方案

（3）型式检验按GB/T2829-2002规定进行，采用判定水平Ⅱ、样本大小ｎ＝6的一次抽样方案，不合格质量水平和判定数组按表3的规定。表3不合格质量水平和判定检验项目要求（本文件）试验方法（本文件）不合格质量水平RQL）判定数组AcRe外观6.17.22501尺寸6.27.3电阻率表1/表27.4温差电动势率表1/表27.58T/SHXCL0021—2024功率因子表1/表27.6热导率表1/表27.75012品质因数表1/表27.8抗压强度表1/表27.9密度表1/表27.10周期晶棒型式检验的周期为24个月。当晶棒停止生产一个周期以上又恢复生产，或者晶棒的设计、工艺、原料有重大变动时，必须进行型式检验。只有当型式检验合格后，才能进行正常批量生产和出厂检验。标志、标签晶棒上标志晶棒上的标识应有型号、电阻率及批次号。包装包上的标志包装包上应有标志、标签，内容如下：产品的名称、分类、型号、批次号；制造厂名称；执行标准代号；检验人员姓名或代号。包装箱的标志包装外表面上的收发标志\包装储运图示标志应符合GB/T6388-1986和GB/T191-2008的有关规定。包装、运输、贮存包装最小包装（包装包）除非另有规定，应以单根晶棒为最小包装单位，每一根晶棒均应附有质