[發明專利]一種接觸熱阻率和接觸電阻率的測量方法及系統

在審

• 申請號: 202310407989.7
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116381346A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 任廣坤;田宇;魏智杰;方雯;劉寅可;鄭哲
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01N25/20;G06F30/23
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 萬慧華

本發明公開一種接觸熱阻率和接觸電阻率的測量方法及系統，涉及電接觸及熱接觸技術領域。獲取被測物體的尺寸，形狀和性能參數；性能參數至少包括：電阻率，熱導率和塞貝克系數；根據尺寸，形狀和性能參數構建仿真模型；預設仿真模型的接觸熱阻率變量，和/或，接觸電阻率變量，并根據仿真模型計算所述被測物體的內阻仿真值，開路電壓仿真值和最大輸出功率仿真值；獲取被測物體的內阻實測值，開路電壓實測值，和/或，最大輸出功率實測值；根據內阻仿真值和內阻實測值，開路電壓仿真值和開路電壓實測值與最大輸出功率仿真值和最大輸出功率實測值，得到接觸熱阻率和接觸電阻率。本發明降低了測量成本，提高了測量的精準度和效率。

技術領域

本發明涉及電接觸及熱接觸技術領域，特別是涉及一種接觸熱阻率和接觸電阻率的測量方法及系統。

背景技術

接觸損耗，包括電損耗和熱損耗，貫穿社會生產與生活，與能源輸送效率息息相關。在高精密領域，接觸良好與否直接影響生產或試驗的成與敗。接觸電阻率和接觸熱阻率分別是電學和熱學領域中衡量接觸好壞的重要參數之一。常見的接觸電阻率和接觸熱阻率測量方法如下：

接觸電阻率通常采用四探針法測量，如圖1所示：制備夾層結構，a5和a7為接觸材料，a6為接觸層，a1和a4為電流探針，a2和a3為電壓探針。給電流探針a1和a4通電，并保持探針a1，a2和a4不動，滑動電壓探針a3，使其緩慢地向右移動，同時記錄電壓表示數的變化，直至移動到右側材料a7的合適位置。對記錄的電壓和電流數據進行分析，當探針a3從左往右移動并且還在材料a5內時，保持歐姆接觸，電阻為線性變化。當接觸a6時，電阻值出現躍遷，該突變即為接觸電阻。將接觸電阻與接觸面積相乘，即得到界面的接觸電阻率。當探針a3繼續向右移動，電阻在歐姆接觸基礎上將繼續保持線性關系。

由于測量樣品電流密度分布不均，通常會產生較大測量誤差，為減小誤差，在很多測量裝置中通常將a1和a4探針改進為金屬電極a8，如圖2所示。

以上接觸電阻率的測量方法，在實際操作過程中有以下不足：

1.接觸層a6的厚度一般在幾十微米，乃至幾微米，這就對探針a3的步進長度和尺寸提出了很高的要求，在實際操作過程中很難進行，成本高。

2.四探針法滑動測量很難在溫度變化范圍較大的環境中進行，隨著溫度的變化，涉及到界面擴散等問題，接觸電阻率是動態變化的。

根據測量總熱導率κ和總厚度d以及各組分熱導率κ_x和厚度d_x，獲得總熱阻率和各組分熱阻率，用總熱阻減去各組分熱阻便可獲得接觸熱阻率。如圖3所示，b5，b6和b7構成l×w×d的夾層薄片，利用差示掃描量熱法測比熱、激光脈沖法測熱擴散系數以及阿基米德排水法測密度，以此分別獲得總熱導率κ，b5的熱導率κ₁以及b7的熱導率κ₂，再利用臺階儀分別測量b5和b7的厚度d₁和d₂，得到接觸熱阻率δ，

此接觸熱阻率的測量方法存在過程繁瑣、成本高、誤差大等缺陷。

綜上，不論是接觸電阻率還是接觸熱阻率的測量，都需要搭建較復雜的測試設備。而且，在測試過程中都必須將樣品切割成特定的尺寸才能測試，由于接觸工藝的差異，無法保證測試樣品能夠完全反映實物的接觸工況，尤其是不規則的曲面接觸，導致測量效率低，精準度低。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種接觸熱阻率和接觸電阻率的測量方法及系統，以降低測量成本，提高測量的精準度和效率。

為實現上述目的，本發明實施例提供了如下方案：

一種接觸熱阻率和接觸電阻率的測量方法，包括：

獲取被測物體的尺寸，形狀和性能參數；所述性能參數至少包括：電阻率，熱導率和塞貝克系數；

根據所述尺寸，形狀和性能參數構建仿真模型；