[其他]線性互換熱敏電阻組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000002568
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102568B
• 公開（公告）日: 1988-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊順昌;陽正本;鄭應(yīng)智;馬繼才;趙崇蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院新疆物理研究所
• 代理公司: 中國科學(xué)院新疆專利事務(wù)所
• 代理人: 王蔚

本發(fā)明是一種新型的溫度傳感器，它由兩個(gè)高穩(wěn)定性的玻璃密封片狀熱敏電阻（Ｒｔ₁和Ｒｔ₂）和兩個(gè)金屬膜電阻器（Ｒ₁和Ｒ₂）組成。在工作溫度－３０～＋５０℃、０～５０℃、０～１００℃和１００～２００℃使用溫區(qū)內(nèi)有良好的電壓（或電阻）的線性輸出特性和高的靈敏度及穩(wěn)定性，各組件特性可互換。在生產(chǎn)，科技中可廣泛的用作溫度測量、控制和補(bǔ)償?shù)取?/p>

本發(fā)明是一種新型的半導(dǎo)體溫度傳感元件。

普通的熱敏電阻具有靈敏度高、體積小、反應(yīng)快、穩(wěn)定性好和價(jià)廉等特點(diǎn)。但由于其電阻-溫度特性的非線性和互換性差，給使用帶來許多不便，影響到廣泛使用。美國Yellow Springs Instruments公司和Fenwal Electronic公司曾先后發(fā)展了線性熱敏電阻傳感器〔專利號U.S3316765〕，它是由兩個(gè)以上的環(huán)氧樹脂密封的可互換熱敏電阻和兩個(gè)以上的金屬膜電阻組成。在-30～+50℃、0～100℃的溫度內(nèi)，它有良好的線性輸出特性。其不足之處，一是由于它所用的兩個(gè)互換熱敏電阻是用機(jī)械方法調(diào)阻而成，產(chǎn)生±0.1～±0.15℃的互換性偏差，致使其總精度降低到±0.4℃（總精度＝線性偏差+互換偏差）;二是由于熱敏電阻采用環(huán)氧樹脂密封，穩(wěn)定性較差，而且工作溫度限制在100℃以下。

本發(fā)明的目的是研制精度高、穩(wěn)定性好、工作溫度高于100℃的新型和實(shí)用的線性互換熱敏電阻組件。

本發(fā)明是由兩個(gè)玻璃密封的片狀熱敏電阻〔1〕和〔2〕與兩個(gè)金屬膜電阻〔3〕與〔4〕組成的線性網(wǎng)路，如圖1和圖2所示。該組件有電壓〔E₀〕和電阻〔R_T〕兩種輸出方式，并有良好的線性輸出特性，即滿足以下關(guān)系式：

電壓輸出方式：E₀＝（MT+B）Ein

電阻輸出方式：R_T＝-MT+B₀

上式中，E₀和Ein為輸出和輸入電壓，M為輸出靈敏度，B₀是溫度T＝0時(shí)的輸出與輸入電壓之比值（B₀＝E₀/Ein）或是T＝0時(shí)的電阻值（R₀）。顯然每個(gè)組件都有相同的M與B₀值時(shí)，這些組件便有完全相同的線性輸出特性，即達(dá)到了線性互換的目的。為了提高總精度，本發(fā)明借助計(jì)算機(jī)，采用單純型搜索法來精確選定熱敏電阻〔1〕與〔2〕以及金屬膜電阻〔3〕與〔4〕。其方法是，任選兩個(gè)玻璃密封的片狀熱敏電阻（阻值偏差允許±10%）〔1〕與〔2〕，去尋找金屬膜電阻〔3〕與〔4〕;如果滿足組件的M與B₀及最大允許非線性偏差△T_M的要求，則選配完成。隨后進(jìn)行另一對組件的選配。如不滿足上述要求，則保留熱敏電阻〔1〕換取另一個(gè)熱敏電阻〔2〕，重新搜索，直到滿足要求時(shí)為止。本發(fā)明所用的熱敏電阻，是采用玻璃密封片狀熱敏電阻的新結(jié)構(gòu)與新工藝。熱敏電阻的原材料用CO₂C₃、MnO₂、NiO與Fc₂O₃和高岑土，其金屬原子比CO∶Mn∶Ni＝（30～50）∶（20～40）∶（40～10）另加3～5%高岑土。采用φ0.1m/m鉑絲作電極，氧化物材料經(jīng)研磨混和后摻加少量的粘合劑，壓片成型。再經(jīng)1200～1275℃高溫?zé)Y(jié)成φ1.6～φ2.8m/m的熱敏電阻體，用壁厚為0.02m/m的玻璃管φ3～4m/m進(jìn)行密封。再經(jīng)工藝?yán)匣头€(wěn)定性處理而成。這種玻璃密封片狀熱敏電阻與常見的用燒滲銀的電極，再用環(huán)氧樹脂密封的片狀熱敏電阻（美國YSI等公司采用）相比，由于電極接觸好和氣密性好，使熱敏電阻點(diǎn)缺陷濃度不致受外界氧的作用而變化，因此穩(wěn)定性約提高10，年穩(wěn)定性優(yōu)于50MK，而且工作溫度可以提高到200℃。