1 Überblick über die Sensorik

68 3.3 Resistive Temperatursensoren 3.3.2 Metallwiderstände 69
ner Metalle
a) Vergleich der Temperaturabhängigkeit des Widerstandes von Platin, Kupfer
und Nickel (nach [3.17])
b) Temperaturabhängigkeit des Widerstandes und des Temperaturkoeffizienten
von Platin (nach [3.9])
c) Temperaturabhängigkeit des Widerstandes und der Leitfähigkeit von Kupfer
(nach [3.16])
Diese Forderungen werden auch bei dem heutigen Stand der Technik (und das etwa seit
dem Jahr 1870!) hervorragend von dem Metall Platin erfüllt, über dieses Metall wird
auch die Internationale Praktische Temperaturskala definiert. Tab. 3.3.2-2 und Bild
3.3.2-3 geben die genormten Kennwerte von resistiven Metall-Temperatursensoren in
verschiedenen Normensystemen sowie die Einteilung der Sensoren in Güteklassen aufgrund
der zulässigen Streubreiten wieder.
Vordergrund. Bei resistiven Metallschicht-Temperatursensoren hingegen ist ein möglichst
großer konstanter TK erwünscht, so daß bei der Werkstoffauswahl andere Gesichtspunkte
im Vordergrund stehen. Häufig werden reine Edel- und Übergangsmetalle
eingesetzt, sowie Legierungen mit verschiedenen anderen Metallen: In der Tab. 3.3.2-1
und den Bildern 3.3.2-1 und 2 sind entsprechende Werkstoffdaten zusammengestellt.
Tab. 3.3.2-1
Spezifischer Widerstand und dazugehöriger Temperaturkoeffizient reiner Metalle
für Anwendungen als resistive Temperatursensoren (Raumtemperaturwerte, nach
[3.16]).
Die Auswahl des metallischen Werkstoffs für Sensoranwendungen erfolgt nach Kriterien,
die festlegen, daß die Sensoreigenschaften eine möglichst geringe Empfindlichkeit
haben sollten gegenüber
–Verunreinigungen im Volumen und an der Oberfläche der Metallschicht, die sowohl
während der Herstellung des Sensors, wie auch im (Dauer)Betrieb auftreten
können
–einer Korrosion in Gegenwart chemisch aktiver Gase und Flüssigkeiten, sowie gegen
Feuchteeinfluß (s. Abschnitt 7)
–mechanischen Beanspruchungen und Drücken
–einer mechanischen (plastischen) Verformung
–einer Rekristallisation des Metallgefüges, d.h. einer Änderung der Kornstruktur
sowie der Korngrößenverteilung und der Kornorientierung
–Änderungen der Gitterfehlerstruktur, Phasenumwandlungen etc.
Bild 3.3.2-2
Tab. 3.3.2-2
Temperaturabhängigkeit des Widerstandes und des Temperaturkoeffizienten von
Metallegierungen:
a) Konzentrationsabhängigkeit des Widerstandes und des Temperaturkoeffizienten
von Nickel-Chrom-Legierungen (nach [3.9])
b) Temperaturabhängigkeit des Widerstandes und des Temperaturkoeffizienten
von Kupfer-Nickellegierungen (nach [3.16])
Genormte Widerstandswerte von Platin-, Nickel- und Kupfer-Temperatursensoren
für verschiedene Temperaturen. Zugrundegelegt werden Nennwiderständen von
100 bei 0°C. Weiterhin ist angegeben das Widerstandsverhältnis R 100 /R o
(R 100 = R(100°C), R o = R(0°C), nach [3.8].