《半导体温度传感器》PPT课件

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1、第8章半导体传感器8.1半导体温度传感器8.2半导体湿度传感器8.3半导体气体传感器8.4半导体磁敏传感器温度传感器的种类温度传感器按照用途可分为基准温度计和工业温度计；按照测量方法又可分为接触式和非接触式；按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等；按输出方式分，有自发电型、非电测型等。1．常用热电阻范围：-260～＋850℃；精度：0.001℃。改进后可连续工作2000h，失效率小于1％，使用期为10年。2．管缆热电阻测温范围为-20～＋500℃，最高上限为1000℃，精度为0.5级。接触式温度传感器3．陶瓷热电阻测量范围为–200～+500℃，精度为0.3、

2、0.15级。4．超低温热电阻两种碳电阻，可分别测量–268.8～253℃-272.9～272.99℃的温度。5．热敏电阻器适于在高灵敏度的微小温度测量场合使用。经济性好、价格便宜。接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。l．辐射高温计用来测量1000℃以上高温。分四种：光学高温计、比色高温计、辐射高温计和光电高温计。2．光谱高温计前苏联研制的YCI—I型自动测温通用光谱高温计,其测量范围

3、为400～6000℃,它是采用电子化自动跟踪系统,保证有足够准确的精度进行自动测量。非接触式温度传感器3．超声波温度传感器特点是响应快(约为10ms左右)，方向性强。目前国外有可测到5000℃的产品。4．激光温度传感器适用于远程和特殊环境下的温度测量。如NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射计可测很高的温度，精度为1％。美国麻省理工学院研制的一种激光温度计，最高温度可达8000℃，专门用于核聚变研究。瑞士BrowaBorer研究中心用激光温度传感器可测几千开(K)的高温。非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测

4、量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。8.1半导体温度传感器8.1.1接触型半导体传感器热电阻传感器有两大类：①、金属热电阻―俗称热电阻（热电阻传感器）；②、半导体热电阻―俗称热敏电阻（热敏电阻传感器）基于热电阻效应：电阻率随温度变化发生改变的现象电阻与温度的关系大多数金属导体的电阻随温度而变化的关系可由下式表示Rt=R0[1+α（t-t0）]1.热电阻传感器对热电阻材料的要求：①电阻温度系数α要尽可能大，且稳定；②电阻率ρ要高；③比热小，亦即热惯性小；④电阻值随温度变化关系最好是线性关系；⑤在较宽的测量范围

5、内具有稳定的物理化学性质；⑥良好的工艺性，即特性的复现性好，便于批量生产。热电阻传感器由热电阻丝、绝缘骨架、引出线组成。其中电阻丝是热电阻的主体。目前最广泛使用的热电阻材料是铜热电阻和铂热电阻。1、铂热电阻：型号为WZB，分度号为BA－1R0＝46Ω和BA－2R0＝100Ω。2、铜热电阻：型号为WZG，分度号为G，R0＝33ΩRt＝R0[1＋At＋Bt2＋Ct3]其优点：①输出－输入特性近似线性；②工艺性好，价格便宜。其缺点：①电阻率小，仅为铂的1／6，故体积大，热惯性大。②当温度高于1000C时，易氧化、测量范围小，不适于在腐蚀性介质或高温下工作。3、镍热电阻在-50～2

6、000C范围内，镍的电阻与温度的关系一般可写成Rt＝R0[1＋At＋Bt2]4、其他热电阻①铟热电阻②锰热电阻③碳热电阻④铁热电阻、镍热电阻常用热电阻习题1Pt100和Cu50各代表什么传感器？分别代表铂电阻热电式传感器（0度时电阻值为100Ω），铜电阻热电式传感器(0摄氏度时电阻值为50Ω).2.半导体热敏电阻热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的。工作原理一般用量子跃迁观点进行分析。由于热运动（譬如温度升高）,越来越多载流子克服禁带宽度（或电离能）引起导电,这种热跃迁使半导体载流子浓度和迁移率发生变化,根据电阻率公式可知元件电阻值发生变化。在温

7、度传感器中应用最多的有热电偶、热电阻（如铂、铜电阻温度计等）和热敏电阻。热敏电阻发展最为迅速，由于其性能得到不断改进，稳定性已大为提高，在许多场合下（-40～＋350℃）热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。(1)灵敏度高,有正、负温度系数和在某一特定温度区域内阻值突变的三种热敏电阻元件。其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上,能检测出10-6℃温度变化。(2)小型,材料加工容易、性能好，最小的珠状热敏电阻可做到直径为0.2mm,能够测出一般温度计无法测量的空隙、腔体、内孔、生物体血管等处的温度。(3)使用方便,