專利名稱：高穩(wěn)定性節(jié)能型半導(dǎo)體氣敏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種由正向溫度系數(shù)(PTC)半導(dǎo)體材料制成的用于使用半導(dǎo)體氣敏傳感器場合的能自動工作在所需要的恒定溫度下的高穩(wěn)定性節(jié)能型半導(dǎo)體氣敏傳感器。
現(xiàn)有的半導(dǎo)體氣敏傳感器工作原理基本相同，但其結(jié)構(gòu)主要有管式、平板式和珠式等幾種，它們的主體結(jié)構(gòu)大體相近。以管式為例，它是在一個小尺寸的陶瓷絕緣管外壁涂敷一層以氧化錫或氧化鋅材料為主，稍加若干添加物的漿料，經(jīng)燒結(jié)成厚膜，在陶瓷絕緣管內(nèi)穿入一繞制成螺旋狀的加熱金屬絲，在陶瓷絕緣管外層氧化物膜兩端壓焊上兩對金屬導(dǎo)線，連同加熱金屬絲一并連接于六腳管座上，并加蓋金屬網(wǎng)封帽即成。這類傳感器一般應(yīng)用于探測可燃?xì)怏w的場合，以使用的添加物不同，可適用于不同氣體場合，使用時需要配接變壓器，全電橋電路及兩級三端穩(wěn)壓的直流穩(wěn)壓電路，并給予恒定的加熱功率，加熱后使附著在氧化錫(鋅)上的油霧、塵埃蒸發(fā)或燒盡而加快被測氣體的吸附，遇有不同濃度的敏感性氣體時，傳感器兩端的電阻會相應(yīng)大幅度下降，并使后級靈敏放大器迅速作出相應(yīng)的響應(yīng)，繼而推動負(fù)載作出相應(yīng)的反映?，F(xiàn)有的半導(dǎo)體氣敏傳感器有兩個明顯的缺點一是氣體有效作用區(qū)(氧化錫膜)的電導(dǎo)是溫度的顯函數(shù)，在恒功率加溫情況下，作用區(qū)溫度與加溫功率及環(huán)境溫度緊密相關(guān)，即作用區(qū)溫度隨環(huán)境溫度而明顯改變，這會造成測量結(jié)果的較大誤差，形成傳感器實際工作的不穩(wěn)定性；另一方面，其加熱電流來自兩級穩(wěn)壓及整流電路，效率一般僅為30％，存在電能量的大比例浪費。
本實用新型之發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有半導(dǎo)體氣敏傳感器存在的誤差大，穩(wěn)定性差及效率低的缺點，設(shè)計一種采用具有正向溫度系數(shù)特性的半導(dǎo)體材料制做的結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟、靈敏度高，穩(wěn)定性好，效率高，直接采用交流市電加熱的半導(dǎo)體氣敏傳感器。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用高純度超細(xì)BaTiO3主料，配以適當(dāng)比例量的PbTiO3和其他輔料的PTC材料，經(jīng)予燒模壓成形為0.8×4mm的園柱狀，再在1250－1400℃的高溫下燒結(jié)，然后在其兩端被銀并燒結(jié)上一定長度的兩根引線制成加熱體。選取外徑1.5～2mm，內(nèi)徑1.0～1.2mm，長為3.5～4.0mm的陶瓷管，采用常規(guī)法在其外表面涂敷以氧化錫為主的薄層膜，并分別在兩端外側(cè)制引線，然后將成形的PTC園柱嵌入陶瓷管中，再將四引線分別焊裝在相應(yīng)管座之引線腳上，加制金屬網(wǎng)封帽即可。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、制做工藝成熟，可直接使用交流市電加熱，穩(wěn)定性好，效率高等突出優(yōu)點。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實用新型的實施主要分制取PTC加熱體，制取外涂敏感氧化物膜的陶瓷管，選取管座，配制封帽四個步驟，其工藝過程除PTC加熱體的制取和材料選配外，其他均可采用常規(guī)的工藝方法。
具有正向溫度系數(shù)的半導(dǎo)體材料(PTC)的配取是以高純度超細(xì)BaTiO3為主原料，根據(jù)氣敏傳感器工作環(huán)境和條件所需要的溫度，配以適量的PbTiO3和其他輔料，經(jīng)過充分混合攪拌后再予燒、球磨，然后模壓成長4mm，直徑為0.8mm的園柱狀，將其經(jīng)1250～1400℃高溫?zé)Y(jié)成形后緩降溫至常溫，在其兩端面上被銀，并燒結(jié)上導(dǎo)電引線3備用即可構(gòu)成園柱狀PTC加熱體1。
選取外徑為1.5－2.0mm，內(nèi)徑為1.0－1.2mm的陶瓷管，將其清洗干凈烘干后在外表面涂敷以氧化錫為主料并添加若干種輔料的漿料形成薄層膜，再在特定溫度(根據(jù)被測氣體不同而有差別)下燒結(jié)，然后將其截制成3.5－4.0mm的管段并在其兩端外側(cè)壓焊上導(dǎo)體引線8即形成陶瓷管2。選取4引線腳相互并分別與底座絕緣的異形B3或其他形式的管座為管座4，清洗烘干待用。
將PTC加熱體1穿入陶瓷管2中，把四條引線3和8對應(yīng)焊接于管座4的引線腳5上，并在陶瓷管2和管座4中間加制絕熱襯壁6，然后制配與管座4相配套的金屬網(wǎng)封帽7，便形成產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種由具有正向溫度系數(shù)(PTC)半導(dǎo)體材料經(jīng)常規(guī)工藝制成的用于加熱場合下的高穩(wěn)定性節(jié)能型半導(dǎo)體氣敏傳感器，其特征在于采用PTC材料制成的加熱體為長4mm，直徑0.8mm的園柱狀，兩端被銀并燒結(jié)上一定長度的兩根引線；外徑1.5～2mm，內(nèi)徑1.0～1.2mm，長為3.5～4.0mm的陶瓷管外表面涂敷以氧化錫為主的薄層膜，并分別在外側(cè)面兩端制有引線；加熱體嵌入陶瓷管中，四根引線分別焊裝在相應(yīng)管座之引線腳上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定性節(jié)能型半導(dǎo)體氣敏傳感器，其特征在于本器件可直接接入交流市電加熱。
專利摘要本實用新型涉及一種選用具有正向溫度系數(shù)特性的半導(dǎo)體材料經(jīng)常規(guī)工藝制成的用于加熱場合下的高穩(wěn)定性節(jié)能型半導(dǎo)體氣敏傳感器，采用PTC材料制成的加熱體為圓柱狀，其兩端被銀并燒結(jié)上兩根引線，裝載加熱體的陶瓷管外表面涂敷以氧化錫為主的薄層膜，并分別在其外側(cè)兩端制有引線，四根引線分裝在相應(yīng)管腳上，本器件結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，工藝成熟，效率高，是半導(dǎo)體氣敏傳感器的更新元件。
文檔編號H01C7/00GK2094099SQ91211579
公開日1992年1月22日 申請日期1991年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月26日
發(fā)明者陸大榮, 薛成山, 叢樹福, 王占山, 陸明 申請人:陸大榮, 薛成山, 叢樹福, 王占山, 陸明