高低温探针台-解释塞贝克系数测量原理及系数

塞贝克系数（Seebeck Coefficient）也称为热电偶效应或Seebeck效应，是指两种不同导体（或半导体）材料在一定温差下产生热电动势的现象。塞贝克系数是研究热电材料（将热能转化为电能的材料）非常重要的一个参数，它用来衡量材料在一定温差下产生的热电压。

塞贝克系数的测量方法有很多种，其中一种常用的方法是恒流法。首先准备一个热电偶，它由两种不同材料的导线组成。然后将热电偶的其中一个节点保持在恒定的高温T1，而另一个节点保持在低温T2（不同于T1），使热电偶产生热电动势（热电压）。通过测量恒流状态下的电压值V以及温差ΔT，可以计算出塞贝克系数：

S = V / ΔT。

另外，还有一些其他的测量方法如闭环法、开路法等，各种方法都有其优缺点，具体选择哪种方法取决于实际的测试环境和需求。

解释塞贝克系数测量原理。

塞贝克系数（也称为Seebeck系数）是一个描述一个材料热电效应特性的参数，具体地说，它表示了一个材料中的电流与横向温差将产生的电压之间的关系。测量塞贝克系数的原理主要基于Seebeck效应。Seebeck效应是指在一种导体材料中，当两个不同导体之间有一个温差时，将产生一个电压。

测量塞贝克系数的实验装置通常包括以下部分：

1. 绝热材料底座：确保测试样品的温度稳定。

2. 样品夹持器：保持测试样品的固定。

3. 加热器：用于在样品的一端创建温差，从而在样品中产生Seebeck电压。

4. 冷却器：在样品的另一端保持较低的温度。

5. 热电偶：用于测量样品两端的温差。

6. 电压测量仪器：用于测量生成的Seebeck电压。

   在测量过程中，首先将测试样品固定在夹持器中，然后通过在样品的一端加热和在另一端冷却来创建稳定的温差。Seebeck电压将在样品两端形成，然后可以使用电压测量仪器将其测量出来。计算塞贝克系数所需的公式是：

Seebeck系数 = (产生的电压) / (热电偶测量的温差)

通过测量此特定温差下生成的Seebeck电压，我们可以计算出材料的塞贝克系数。

安装篇

    2020年春节前夕，通过工程师的安装调试和细致的讲解培训，第二代电导率-塞贝克系数扫描探针显微镜（PSM II）在杭州创新研究院顺利安装并完成验收。该系统是国内第二套PSM II，也是国内第六套PSM。PSM II将用于块体和薄膜热电材料的塞贝克系数、均匀度检测与新型热电材料的研究。这套设备的投入使用将帮助杭州创新研究院在热电材料领域取得更快的发展。

德国工程师Dieter Platzek（中）与用户老师合影

设备篇

    电导率-塞贝克系数扫描探针显微镜是由德国PANCO公司与德国宇航ZX联合研发的一款可以精确测量热电材料Seebeck系数二维分布的设备。自推出以来，该设备获得多个ding级实验室的一致好评，已经成为快速jing准检测样品性能的重要手段。后经研发人员的进一步升级，全新推出的第二代电导率-塞贝克系数扫描探针显微镜-PSM II具有更高的位置分辨率和测量精度。

产品特点：

• 唯yi可以精确测量Seebeck系数二维分布的商业化设备。

• 精确的力学传感器可以确保探针与样品良好的接触。

• 采用锁相技术，精度超过大型测试设备。

• 快速测量、方便使用，可测块体和薄膜。

主要技术参数：

位置定位精度：单向 0.05μm；双向 1μm

Z大扫描区域：100 mm × 100 mm

测量区域精度：5μm (与该区域的热传导有关)

信号测量精度：100 nV （采用高精度数字电压表）

测量结果重复性：重复性误差优于3%

塞贝克系数测量误差：< 3% (半导体)；< 5% (金属)

电导率测量误差：< 4%

测量速度：测量一个点的时间4~20秒

应用领域：

• 热电材料、超导材料、燃料电池、电子陶瓷以及半导体材料的均匀度测量

• 测量功能梯度材料的梯度

• 观察材料退化效应

• 监测 NTC/PTC 材料的电阻漂移

• 固体电介质材料中的传导损耗

• 阴极材料的电导率损耗

• 巨磁阻材料峰值温度的降低，电阻率的变化

• 样品的质量监控

电导率-塞贝克系数扫描探针显微镜-PSM II

激光探针台使用及测试内容？

探针台大家不陌生了，是我们半导体实验室电性能测试的常用设备，也是各大实验室的熟客。优点太多了，成本低，用途广，操作方便，对环境要求也不高，即使没有超净间，普通的坏境也可以配置，测试结果稳定，客观。深受工程师们的青睐。

探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。 广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。手动探针台的主要用途是为半导体芯片的电参数测试提供一个测试平台，探针台可吸附多种规格芯片，并提供多个可调测试针以及探针座，配合测量仪器可完成集成电路的电压、电流、电阻以及电容电压特性曲线等参数检测。适用于对芯片进行科研分析，抽查测试等用途。

最近北软实验室探针台再升级，趁机为大家总结一下探针台的用途，若您还有新发现，欢迎留言交流。

激光探针台服务内容：

1、激光打标；

2、表层修复线路（利用激光将两层金属线熔融连接）；

3、驱除短路点；

4、激光断线；

5、干扰芯片测试；

除了以上几项之外激光探针台兼备常规探针台功能：

1.微小连接点信号引出  

2.失效分析失效确认

3.FIB电路修改后电学特性确认

4.晶圆可靠性验证

一：手动探针台用途：

手动探针台应用领域：

Failure analysis  集成电路失效分析                   

Wafer level  reliability晶元可靠性认证

Device characterization 元器件特性量测               

Process modeling塑性过程测试(材料特性分析)

IC Process  monitoring  制成监控                     

Package part probing  IC封装阶段打线品质测试

Flat panel probing 液晶面板的特性测试                

PC board probing  PC主板的电性测试

ESD&TDR testing    ESD和TDR测试                      

Microwave  probing  微波量测(高频)

Solar太阳能领域检测分析                              

LED、OLED、LCD领域检测分析

二：手动探针台的使用方式：

1.将样品载入真空卡盘，开启真空阀门控制开关，使样品安全且牢固地吸附在卡盘上。

2.使用卡盘X轴/Y轴控制旋钮移动卡盘平台，在显微镜低倍物镜聚焦下看清楚样品。

3.使用卡盘X轴/Y轴控制旋钮移动卡盘平台将样品待测试点移动至显微镜下。

4.显微镜切换为高倍率物镜，在大倍率下找到待测点，再微调显微镜聚焦和样品x-y，将影像调节清晰,带测点在显微镜视场ZX。

5.待测点位置确认好后,再调节探针座的位置,将探针装上后可眼观先将探针移到接近待测点的位置旁边,再使用探针座X-Y-Z三个微调旋钮,慢慢的将探针移至被测点,此时动作要小心且缓慢，以防动作过大误伤芯片，当探针针尖悬空于被测点上空时，可先用Y轴旋钮将探针退后少许，再使用Z轴旋钮进行下针，ZH则使用X轴旋钮左右滑动，观察是否有少许划痕，证明是否已经接触。

6.确保针尖和被测点接触良好后，则可以通过连接的测试设备开始测试。常见故障的排除当您使用本仪器时，可能会碰到一些问题，下表列举了常见的故障及解决方法。手动探针台技术参数。

手动探针台用途：

探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。 广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。手动探针台的主要用途是为半导体芯片的电参数测试提供一个测试平台，探针台可吸附多种规格芯片，并提供多个可调测试针以及探针座，配合测量仪器可完成集成电路的电压、电流、电阻以及电容电压特性曲线等参数检测。适用于对芯片进行科研分析，抽查测试等用途。

手动探针台应用领域：

Failure analysis  集成电路失效分析                   

Wafer level  reliability晶元可靠性认证

Device characterization 元器件特性量测               

Process modeling塑性过程测试(材料特性分析)

IC Process  monitoring  制成监控                     

Package part probing  IC封装阶段打线品质测试

Flat panel probing 液晶面板的特性测试                

PC board probing  PC主板的电性测试

ESD&TDR testing    ESD和TDR测试                      

Microwave  probing  微波量测(高频)

Solar太阳能领域检测分析                              

LED、OLED、LCD领域检测分析

型号 KT-0904T-RL 加热制冷 KT-0904T 不带加热制冷 KT-0904T-R 加热 类型 加热型 400℃ 加热制冷型室温到-190℃-350℃ 低温型：室温到-190℃ 腔体材质 304 不锈钢 腔体内尺寸 φ90x40mm 腔体上视窗尺寸 Φ42mm（选配凹视窗Φ22mm） 腔体抽气口 KF16 腔体进气口 公制 3mm 6mm 气管接头 英制 1/8mm 1/4mm 气管接头可选 腔体出气口 公制 3mm 6mm 气管接头 英制 1/8mm 1/4mm 气管接头可选 腔体正压 ≤0.05MPa 腔体真空度 机械泵≤5Pa （5 分钟） 分子泵≤5E-3Pa（30 分钟） 样品台 样品台材质 304 不锈钢 样品台尺寸 26X26mm 样品台-视窗 距离 30mm（可选凹视窗间距 15mm） 样品台测温传感器 A 级 PT100 铂电阻 样品台温度 室温到 350℃（可选高低温样品台 高温 350℃低温-190℃） 样品台测温误差 ±0.2℃ 样品台变温速率 高温 10℃/min 低温 5℃/min 温控仪