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