Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

Mikrosenzory a mikromechanické systémy 41režimu, méně často proudového režimu, neboť procházející proud ohřívá senzor. Je nutnákompenzace vlivu přívodů.5.5.2 Odporové polovodičové snímače teplotyOdporové polovodičové senzory teploty rozdělujeme na monokrystalické – bez PNpřechodu nebo s jedním nebo více PN přechody, a polykrystalické – termistory (NTC a PTC).Monokrystalické snímače teploty bez PN přechodu využívají závislosti intrinzickéhopolovodiče na teplotě. Výhodou je velká časová stálost měřících odporových článků. Senzoryse mohou konstruovat nejen polovodičovou technologií ale i tenkovrstvou technikou.Monokrystalické senzory teploty s PN přechody naleznete v kapitole 9.Obrázek 5.7:Tlustovrstvý termistor – od tlustovrstvého rezistoru se liší jen typem pasty5.5.3 Odporové oxidokovové termistoryTermistorové senzory jsou založeny na principu změny rezistivity (měrného odporu) sezměnou teploty u kovových oxidů, piezoelektrické keramiky, případně dalších materiálů,Obrázek 5.7. Vyznačují se velkou citlivostí a přesností, zejména pro běžné okolní teploty (vtzv. „biologickém rozsahu“ – 30°C až + 60°C). Odtud také plyne možnost jejich širokéhovyužití v aplikacích pro životní prostředí. Podle teplotního koeficientu změny rezistivity(TCR) dělíme termistory do dvou základních oblastí, na PTC (Positive TemperatureCoefficient) a NTC (Negative Temperature Coefficient) termistory:a) PTC termistoryKonvenční typy PTC termistorů jsou založené na teplotní závislosti elektrickýchvlastností hranic zrn legovaných piezoelektrických keramických materiálů (např. BaTiO 3 ).Vyznačují se strmým nárůstem měrného odporu při určité teplotě, což je určuje zvláště propoužití jako součásti samoregulačních topení, proudové omezovače, atd. Další teplotnězávislé rezistory byly vyvinuty na základě poměrně lineárního chování PTC nalezeného vlehce dopovaném křemíku.Tlustovrstvé pasty s velkým kladným teplotním koeficientem (PTC) změny rezistivityse používají k výrobě senzorových prvků pro přímé měření teploty. PTC termistorovécermetové materiály mají po nanesení a vypálení TCR kolem 3000 – 5000 ppm/°C. Vedletěchto speciálních PTC termistorových past se využívá i standardních vodivých a odporovýchpast, které mohou mít teplotní závislost v rozsahu 1000 až 5000 ppm/°C. Odporová pastamůže být nanesená přímo na substrát nebo na dielektrickou pastu nanesenou na substrát (tatovarianta se vyznačuje větší změnou teplotního koeficientu a lepší linearitou). Pasty na báziBaTiO 3 a polymerní uhlíkové pasty jsou charakteristické prudkým nárůstem odporu při určitéteplotě a proto se často využívají jako teplotní spínače, resp. proudové omezovače. Shrnutíudává následující přehled materiálů pro tlustovrstvé PTC termistory:• speciální termistorové PTC pasty s lineárním nárůstem odporu (3000 – 5000 ppm/°C)