ICS 29.045
CCS H80
团
体 标 准
T/SHXCL 0021—2024
温差电致冷组件用晶棒
Crystal bar for thermoelectric refrigeration components
2024-06-28 发布
2024-07-30 实施
上海市新材料协会 发布
前 言 T/SHXCL 0021—2024
本文件按照 GB/T 1.1-2020《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/SHXCL 0021—2024
温差电致冷组件用晶棒
1
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。
2
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
文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）
适用于本文件。
GB/T 191-2008 包装储运图示标志
GB/T 915-2010 铋
GB/T 2829-2002 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/T 4472-2011 化工产品密度和相对密度的测定
GB/T 6388-1986 运输包装收发标志
GB/T 7314-2017 金属材料 室温压缩试验方法
GB/T 22588-2008 闪光法测量热扩散系数或导热系数
SJ 2855-1988 温差电致冷名词术语、型号命名及其性能测试方法
SJ 2857.2-1988 温差电致冷材料性能的测试方法 电导率测试方法
SJ 2857.3-1988 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/T 222-2010 碲锭
YS/T 674-2008 4N 锑
YS/T 816-2012 高纯硒
3
术语和定义
SJ 2855-1988 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
粉末热挤出法 powder hot extrusion method
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。
3
T/SHXCL 0021—2024
3.2
区熔法 zone melting method
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]
3.3
再生原料 recycled raw materials
前次制备过程中产生的废弃材料或者剩余材料。
3.4
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。
3.5
晶棒 crystal bar
由 Te、Bi、Sb、Se 和掺杂剂按一定化学计量比组成的材料，经粉末热挤出法或区熔法加工成棒
状的热电材料。
4
命名和分级
4.1 命名
温差电致冷组件用晶棒型号如下：
X X X / 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。
4.2 等级
4.2.1
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。
4.2.2
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。
5
材料
4
T/SHXCL 0021—2024
5.1
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。
5.2
原料
5.2.1
碲
所选原材料碲的纯度不低于 99.99%，其他要求应符合 YS/T 222 的规定。
5.2.2
锑
所选原材料锑的纯度不低于 99.99%，其他要求应符合 YS/T 674 的规定。
5.2.3
铋
所选原材料铋为纯度 99.99%铋, 其他要求应符合 GB/T 915 的规定。
5.2.4
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/T 816 的规定。
6 要求
6.1 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：
a) 裂纹走向与晶棒轴线近似垂直的裂纹；
b) 机械损伤造成的裂缝。
6.2
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%。
6.3
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·m -5 ～1.20×10 -5 0.80×10 -5 ～1.20×10 -5 0.80×10
2 温差电动势α，V/K -6 ≥190×10 -6 ≥190×10
3 功率因子 PF，W/(K 2·m) ≥4.30×10 -3（A 级品） ≥3.90×10 -3（B 级品） ≥3.90×10 -3（A 级品） ≥3.70×10 -3（B 级品）
4 热导率κ，W/(m·K) ≤1.47（A 级品） ≤1.50（B 级品） ≤1.55（A 级品） ≤1.60（B 级品）
5 品质因数 Z，1/K ≥3.15×10 -3（A 级品） ≥2.95×10 -3（B 级品） ≥2.90×10 -3（A 级品） ≥2.80×10 -3（B 级品）
6 抗压强度 R，MPa ≥155 ≥195
7 3 密度 d，g/cm 6.2～6.8 7.2～7.8
5
T/SHXCL 0021—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·m -5 ～1.20×10 -5 0.80×10 -5 ～1.20×10 -5 0.80×10
2 温差电动势α，V/K -6 ≥190×10 -6 ≥190×10
3 功率因子 PF，W/(K 2·m) ≥4.50×10 -3（A 级品） ≥4.20×10 -3（B 级品） ≥4.30×10 -3（A 级品） ≥4.00×10 -3（B 级品）
4 热导率κ，W/(m·K) ≤1.53（A 级品） ≤1.53（B 级品） ≤1.58（A 级品） ≤1.62（B 级品）
5 品质因数 Z，1/K ≥3.00×10 -3（A 级品） ≥2.85×10 -3（B 级品） ≥2.90×10 -3（A 级品） ≥2.80×10 -3（B 级品）
6 抗压强度 R，MPa ≥35 ≥70
7 3 密度 d，g/cm 6.4～6.9 7.3～7.9
7 试验方法
7.1 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。
7.2
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。
7.3
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。
7.4
电阻率试验
7.4.1
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℃。
7.4.2
试验仪器
试验仪器应配置如下：
a) 毫伏表；
b) 数字源表；
c) 多通道数据采集器；
d) 数字式游标卡尺: 量程 0～150mm, 分辨率 0.02 mm；
e) 电阻率测试夹具。
6
T/SHXCL 0021—2024
7.4.3
试验原理
电阻率的测量原理参见 SJ 2857.2-1988 中第 1 章。
当环境温度偏离规定值(25℃)时, 可用下式进行修正：
式中: ρ=ρT(1+0.0524)25-T （1）
ρT──电阻率的实测值，Ω·m；
T ──测试环境温度值，℃。
7.4.4 试验程序 77I
测量程序参照 SJ2857.2-1988 标准第 4 章。
7.5
温差电动势率试验
7.5.1
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℃。
7.5.2
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；
b) 精密数字温度计，显示精度±0.1℃；
c) 精密数字温度控制仪，控制精度±0.1℃；
d) 温度传感器；
e) 温差电动势率测试夹具。
7.5.3
试验原理
温差电动势率的测量 原理见 SJ 2857.3-1988 第 1 章原理。
7.5.4
试验程序
测量程序参照 SJ2857.3-1988 第 4 章。
7.6
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 （2）
?
式中：α ──温差电动势率，V/ K；
ρ──电阻率，Ω·m。
7.7
热导率试验
按 GB-T22588-2008 规定进行。
7.8
品质因素
7
T/SHXCL 0021—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 = ?2 （3）
ρ?
式中：α ──温差电动势率，V/K；
ρ──电阻率，Ω·m；
κ ── 热导率，W/(m·K)。
7.9
抗压强度试验
按 GB/T7314-2017 规定进行。
7.10
密度试验
按 GB/T 4472-2011 规定进行。
8 检验规则
8.1 检验分类
晶棒的检验分为出厂检验和型式检验。
8.2
出厂检验
8.2.1
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。
8.2.2
抽样方案
出厂检验为全检。
8.3
型式检验
8.3.1
检验项目
型式检验为全项目检验。
8.3.2
抽样方案
型式检验按 GB/T 2829-2002 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
Ac Re
外观 6.1 7.2 25 0 1
尺寸 6.2 7.3
电阻率 表 1/表 2 7.4
温差电动势率 表 1/表 2 7.5
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功率因子 表 1/表 2 7.6
热导率 表 1/表 2 7.7 50 1 2
品质因数 表 1/表 2 7.8
抗压强度 表 1/表 2 7.9
密度 表 1/表 2 7.10
8.3.3
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。
9 标志、标签
9.1 晶棒上标志
晶棒上的标识应有型号、电阻率及批次号。
9.2
包装包上的标志
包装包上应有标志、标签，内容如下：
a) 产品的名称、分类、型号、批次号；
b) 制造厂名称；
c) 执行标准代号；
d) 检验人员姓名或代号。
9.3
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/T 6388-1986 和 GB/T 191-2008 的有关规
定。
10 包装、运输、贮存
10.1 包装
10.1.1 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量检查表，用塑料袋包
装。
10.1.2
运输包装箱
运输时应装入防震周转箱，箱内应有装箱单，内容如下：
a) 产品的名称及型号；
b) 制造厂名称；
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c) 箱内包装包数量、重量；
d) 包装人员姓名代号；
e) 装箱日期。
10.2
运输
装有晶棒的包装箱在运输过程中不得损坏，允许用任何方式运输，但不得与腐蚀性物质混装，
运输过程应避免雨、雪直接淋袭和机械冲击。
10.3
贮存
经包装的晶棒应贮存在环境温度为-10℃~45℃，相对湿度不大于 80%，无酸、碱性或其它有腐
蚀性液体、腐蚀性气体存在的空间。
10