温度传感器敏感材料.

温度传感器敏感材料

温度是国际单位七个基本物理量之一。温度测量在物理学中占有重要地位，在

国民经济、国防建设和科学研究以至人们生活中也十分重要•因而得到广泛应用。贵金属,特别是铂及其合金具有优良的抗氧化性能。热电势高且与温度的单值函数关系好，热电特性稳定,具有大的电阻温度系数，电阻与温度的关系接近线性，是特别重要的温度测量材料和温度敏感材料，已广泛用于对温度的精确测量并用作沮度基准和高温定点。

贵金属测温材料主要有两大类：热电偶材料和铂电阻温度计材料。

①贵金属热电偶材料

1821年Z'. J. Seeback发现热电效应，即将A和B两种不同的金属线连成回路, 其两端温度保持不同，则电路中产生电流，存在由温差引起电动势的现象。这一效应被称为Seeback效应或Seeback温差效应.是热电偶测温的基本原理.闭合电路中存在热电动势VAB = WAR -OT ,式中.OT为沮差；W"a=(WA--W,为Seeback系数(W和W。为金属A和B的绝对热电动势率》。W。决定了热电偶侧沮材料的基本性能.作为热电偶测温材料,要求有尽可能大的WM,即选用W和W。相差较大的材料作两极，并要求w 胡和温度丁的关系尽可能呈线性。且保持稳定.

贵金属铂的绝对热电势率为负值，与温度呈线性关系。Pt-Rh合金具有高而稳定的热电势.且热电势与沮度呈线性关系,因此,纯铂与Pt-Rh合金可配对制作热电偶,且对铂热电势随佬含量增加而增加。继1885年第一支Pt-lORh/Pt热电偶制作成功后，对贵金属热电偶材料的研究发展很快，贵金属成为重要的高温热电偶测沮材料.常用的铂基合金热电偶材料及性能如表6.5所列.贵金属高沮热电偶广泛用于炼钢工业、玻璃工业、化学工业以及金属材料和非金属材料加工等过程温度测量。对炼钢工业来说,Pt-PtRh热电偶不仅用于测量钢液温度，而且根据钢液温度与碳含量的关系可测定钢液含碳量,其作用十分重要.Pt-PtlORh热电偶还用作温度基准。

由于低温工程技术的发展，低温的精确侧量也十分重要。一般金属和合金的热电性能都随温度降低而变差，在常温下具有很高热电势的热电偶在低温或超低温下由于灵敏度迅速降低而不能使用。而含贵金属的NiCr-AuFe和Rh-RhFe是常用的低温热电偶材料。

当热电偶在核场中工作时，由于热中子和快中子流的照射，普通热电偶的热电势摘出不稳定。而Pt-M。热电偶在核场中工作很稳定，在真空、惰性气氛和核场下可长期工作到1600L.WOs（0.1-1-WRe20热电偶能在核场中侧量 2 000-3 000*C超高沮,工作特性稳定•②铂电阻温度计材料

金属材料的电阻是温度的函数，一般来说随温度升高而增大，电阻温度计测量温度的原理就是基于这一现象。作为电阻沮度计材料要求在温度发生很小变化时，电阻发生大的变化。纯铂的电阻系数高（室温下p=10.42X1。一flm ,电阻温度系数高（纯度为99. 999%的铂,a=3. 927 X 10-7.C且电阻与沮度间存在近似线性关系，加上优良的抗氧化、耐腐蚀性，是制作高精度温度测量用电阻温度计的首选材料。铂以丝材和厚膜元件形式制作的电阻温度计已获得广泛应用：用电阻比R,oo/Ro > 1. 3925和1.3920 （Rio,和R。分别为100C和0C下的电阻值,且长度和直径一定的铂丝制作的电阻沮度计已分别用作温度范围为13. 81 - 630. 74C和630. 74-1064. 43C的沮度测量基准器具,R,no /Ro = 1. 3850的铂电阻温度计已广泛用于工业温度侧童；用丝网印刷一烧成等厚膜技术制作、并经分度的厚膜铂电阻温度计（腆厚度为一105m.宽度约400Am ,广泛用于测温和控温仪器仪表。近年来研究发展的铂

薄膜温度传感器（图6.3是采用磁控溅射方法，在AI2O,或石英基底上沉积铂（或铱薄膜（厚度为1-25m，经激光精整或离子刻蚀成电阻通道（宽度约为205m，表面再硕以玻瑞陶瓷层，再经分度构成。铂薄膜温度传感器灵敏度高，响应速度快，其使用有利于实现集成化和徽型化.并且可节约铂的用t（一支用直径为0.04mm的铂理制成的铂电阻温度计用铂量约为25mg而