一种薄膜型负温度系数传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及传感器技术领域，尤其涉及一种薄膜型负温度系数传感器及其制备方法。本发明专利技术公开了一种薄膜型负温度系数传感器，包括：陶瓷基片、薄膜热敏电阻和第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极设置在所述陶瓷基片的表面；所述薄膜热敏电阻设置在所述陶瓷基片的表面，且位于所述第一电极与所述第二电极之间。薄膜型负温度系数传感器温度响应时间快，灵敏度高，从而可以更快的反应出温度的变化，本发明专利技术薄膜型负温度系数传感器的响应时间仅为0.5～1秒。而且该传感器可靠性和稳定性有了较大的提升，从而提升了其R值和B值，本发明专利技术薄膜型负温度系数传感器的R精度在±1％，B值的精度在±1％。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜型负温度系数传感器及其制备方法
本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种薄膜型负温度系数传感器及其制备方法。
技术介绍
负温度系数传感器是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的传感器。反应电阻温度特性的公式为：RT：在温度T(K)时的NTC热敏电阻阻值。R0：在温度T0(K)时的NTC热敏电阻阻值。T：规定温度(K)。B：NTC热敏电阻的材料常数。该器件是利用锰、铜、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，其电阻率和负温度系数根据材料成分、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。传感器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等。随着电子设备的小型化，集成化，例如在打印机的硒鼓中的温度传感器、电池中温度传感器、穿戴设备中，要求负温度系数传感器具备更好的测量精度，尺寸更小，灵敏度高，自热现象小。然而传统的负温度系数传感器为片式，多应用于各种需要控温的家用电器空调、冰箱、热水器等。块状片式传感器，因为加工工艺的局限性，传感器的响应时间、自热现象、灵敏度、测量精度等性能都收到了一定影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种薄膜型负温度系数传感器，解决了现有的负温度系数传感器响应时间长、灵敏度和测量精度不够高的问题。其具体技术方案如下：本专利技术提供了一种薄膜型负温度系数传感器，包括：陶瓷基片、薄膜热敏电阻和第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极均设置在所述陶瓷基片的表面；所述薄膜热敏电阻设置在所述陶瓷基片的表面，且位于所述第一电极与所述第二电极之间。优选地，所述薄膜热敏电阻由锰、钴、镍、铜和铁中一种或多种氧化物制备而成；所述薄膜热敏电阻厚度为1μm-2μm。优选地，所述第一电极和所述第二电极均为金电极；所述第一电极与所述第二电极之间的间距为10μm-100μm。优选地，还包括保护层；所述保护层设置在所述薄膜热敏电阻表面；所述保护层的材料为二氧化硅；所述保护层的厚度为5μm-20μm。优选地，所述薄膜热敏电阻材料的分子式为Mn1.5CoNi0.5O4。本专利技术还提供了一种薄膜型负温度系数传感器的制备方法，包括以下步骤：采用射频磁控溅射工艺在陶瓷基片上制备薄膜热敏电阻，然后采用直流控溅射工艺在所述薄膜热敏电阻的陶瓷基片上制备第一电极和第二电极，得到薄膜型负温度系数传感器。优选地，得到所述薄膜型负温度系数传感器前，还包括：采用物理气相沉积或化学气相沉积方法在所述热敏电阻的表面制备保护层。优选地，所述射频磁控溅射工艺使用的靶材为Mn1.5CoNi0.5O4靶材。优选地，所述Mn1.5CoNi0.5O4靶材的由以方法制得：含锰氧化物、含钴氧化物和含镍氧化物混合球磨，得到混合粉体；将所述混合粉体进行第一次烧结，加入粘结剂压制成型后进行第二次烧结，得到Mn1.5CoNi0.5O4靶材。优选地，所述第一次烧结具体为：在空气气氛下，以3～10℃/分的升温速率升温至1000～1300℃，保温2～5h；所述第二次烧结具体为：在空气气氛下，以2～8℃/分的升温速率升温至600～1000℃，保温1～5h。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种薄膜型负温度系数传感器，薄膜型负温度系数传感器温度响应时间快，灵敏度高，从而可以更快的反应出温度的变化，本专利技术薄膜型负温度系数传感器的响应时间仅为0.5～1秒。而且该传感器可靠性和稳定性有了较大的提升，从而提升了其R值和B值的精确度，本专利技术薄膜型负温度系数传感器的R精度在±1％，B值的精度在±1％。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例1提供的氮化铝陶瓷基片的俯视图；图2为本专利技术实施例1提供的Mn1.5CoNi0.5O4薄膜热敏电阻的氮化铝陶瓷基片的俯视图；图3为本专利技术实施例1提供的含有金电极的Mn1.5CoNi0.5O4薄膜热敏电阻的氮化铝陶瓷基片的俯视图；图4为本专利技术实施例1提供的薄膜型负温度系数传感器的俯视图；图5为本专利技术实施例1提供的薄膜型负温度系数传感器的侧视图；图6为本专利技术实施例2提供的薄膜型负温度系数传感器阻值与温度变化关系图；图7为本专利技术实施例2提供的薄膜型负温度系数传感器lnR和1000/T变化关系图；图8为本专利技术实施例2提供的薄膜型负温度系数传感器温度响应时间图；其中，附图标记如下：1、陶瓷基片；2、第一电极；3、第二电极；4、薄膜热敏电阻；5、保护层。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种薄膜型负温度系数传感器，包括：陶瓷基片1、薄膜热敏电阻4和第一电极2和第二电极3；第一电极2和第二电极3设置在陶瓷基片1的表面；薄膜热敏电阻4设置在陶瓷基片1的表面，且位于第一电极2与第二电极3之间。本专利技术提供的薄膜型负温度系数传感器温度响应时间快，灵敏度高，从而可以更快的反应出温度的变化，本专利技术薄膜型负温度系数传感器的响应时间仅为0.5～1秒。而且该传感器可靠性和稳定性有了较大的提升，从而提升了其R值和B值，本专利技术薄膜型负温度系数传感器的R精度在±1％，B值的精度在±1％。本专利技术中，陶瓷基片1优选为氮化铝陶瓷基片1。本专利技术中，薄膜热敏电阻4由锰、钴、镍、铜和铁中一种或多种氧化物制备而成，优选采用含锰氧化物、含钴氧化物和含镍氧化物制备而成。薄膜热敏电阻4厚度为1μm-2μm，优选为1.5μm。本专利技术中，第一电极2和第二电极3均为金电极。第一电极2和第二电极3优选分布在陶瓷基片1的两端，第一电极2和第二电极3的形状和间距可以控制薄膜型负温度系数传感器的电阻值。第一电极2与第二电极3之间的间距为10μm-100μm，更优选为70μm。金电极的厚度为0.5μm～1μm，更优选为1μm。本专利技术中，薄膜型负温度系数传感器优选还包括保护层5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜型负温度系数传感器，其特征在于，包括：陶瓷基片、薄膜热敏电阻、第一电极和第二电极；/n所述第一电极和所述第二电极均设置在所述陶瓷基片的表面；/n所述薄膜热敏电阻设置在所述陶瓷基片的表面，且位于所述第一电极与所述第二电极之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜型负温度系数传感器，其特征在于，包括：陶瓷基片、薄膜热敏电阻、第一电极和第二电极；
所述第一电极和所述第二电极均设置在所述陶瓷基片的表面；
所述薄膜热敏电阻设置在所述陶瓷基片的表面，且位于所述第一电极与所述第二电极之间。


2.根据权利要求1所述的薄膜型负温度系数传感器，其特征在于，所述薄膜热敏电阻由锰、钴、镍、铜和铁中一种或多种氧化物制备而成；
所述薄膜热敏电阻厚度为1μm-2μm。


3.根据权利要求1所述的薄膜型负温度系数传感器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为金电极；
所述第一电极与所述第二电极之间的间距为10μm-100μm。


4.根据权利要求1所述的薄膜型负温度系数传感器，其特征在于，还包括保护层；
所述保护层设置在所述薄膜热敏电阻表面；
所述保护层的材料为二氧化硅；
所述保护层的厚度为5μm-20μm。


5.根据权利要求1所述的薄膜型负温度系数传感器，其特征在于，所述薄膜热敏电阻材料的分子式为Mn1.5CoNi0.5O4。


6.权利要求1至5任意一项所述的薄膜型负温度系数传感器的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：何苗，杨丙文，王润，熊德平，赵韦人，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44