Sensorik/Aktorik

Bauformen
• aufgewickelter Pt-Draht (-Band) auf Glas, in Glas eingeschmolzen: mechanisch stabil, aber thermische
Ausdehnung des Glases und parasitäre Leitfähigkeiten
• in Keramikgehäuse eigelagert: keine thermische Ausdehnung des Pt-Drahts (deshalb über großen
Bereich sehr genau), aber weniger stabil (Bruch)
• aufgesputterter Dünnschicht-Mäander: billig, einfach zu trimmen, aber Wärmeausdehnung des
Substrats und Haftprobleme der Schicht
• in der Praxis z.T. Schutzausführungen
• 4-Draht-Anordnung, um Leitungswiderstände zu kompensieren
• Linearisierung durch Parallelschalten eines anderen Widerstands (bei Ni, bei Pt schlecht) oder
durch Rechner
• Lasertrimmung
• Anwendung: in Prozeßtechnik, Haushalt (Kochplatte, Heizung), KfZ
Vergleich mit Thermoelement
• Thermoelement:
– punktförmig
– größerer Temperaturbereich
– Isolationsfehler haben keinen großen Einfluß
– keine Eigenerwärmung
– billig
• Widerstandsthermometer:
– genauer
– empfindlicher
– langzeitstabiler
– bessere Linearität (Seebeck-Koeffizient schwankt stärker als TKR
4.7 Thermistoren (Heißleiter, NTC)
• negativer Temperaturkoeffizient des Widerstands
• Halbleiter (Elektronen ins Leitungsband) oder Keramiken (Diffusionsaktivierung)
4.7.1 Halbleiter
• Ladungsträgerdichte ρ = ρ 0 exp(E a /kT ) (intrinsisch, d.h. undotiert; E a = E g /2)
– bei niedrigen Temperaturen: Erschöpfungsbereich (freeze out: Elektronen bleiben in den
Dotierniveaus stecken, da nicht genügend thermische Energie), wenige Ladungsträger
– zwischen 150 und 500 K Sättigungsbereich: Ladungsträgerzahl durch Dotierung bestimmt
und daher konstant
– darüber exponentielles Wachstum durch Aktivierung der Elektronen ins Leitungsband (Eigenleitung)
• Beweglichkeit durch Streuung an Verunreinigungen (niedrige Temperaturen, µ ∼ T 3/2 ) und
Streuung am Gitter (hohe Temperaturen, µ ∼ T −3/2 ) bestimmt
• Leitfähigkeit steigt zunächst an (Abnehmen des freeze out), sinkt dann etwas (Beweglichkeit
nimmt ab, Sättigungsbereich), dann aber wieder sehr schnell zu (Eigenleitung)
• Schwierigkeiten: Genaue Kontrolle der Dotierkonzentration und Fehlstellen, da kleiner TKR im
Sättigungsbereich
Polysilizium
• stark von der Herstellungstechnologie (Kristallitform, Verteilung) abhängig
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