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薄膜熱敏電阻

前言

傳統型的NTC熱敏電阻通常是指在由錳、鈷、鎳、鐵等組成的復合金屬氧化物燒結后的陶瓷上形成電極并芯片化的熱敏電阻。
薄膜熱敏電阻(FT系列)是由SEMITEC孕育而出,融合了SEMITEC傳統型熱敏電阻的生產·、管理手法和基于穩壓二極管(VRD)和恒流二極管(CRD)等Si基片的半導體工藝技術,在世界率先產品化的獨有熱敏電阻。

薄膜熱敏電阻“FT系列”

FT系列是在薄氧化鋁基板(標準0.15mmt)的一面上形成的NTC熱敏電阻。
其利用亞微米級光刻等半導體技術構成微細化均一的電極和熱敏電阻厚度,是具有優越生產性的熱敏電阻。
與其他的熱敏電阻相比,薄膜熱敏電阻更薄且體積更小,因此熱敏電阻的熱容量更小,以往無法安裝或測量的狹窄地方都可實現快速溫度測量。
FT系列的電極適用于錫焊、引線鍵合(Wire Bonding)、導電膠等連接。
目前,1005 (1.0 x 0.5 mm) 型和 0603 (0.6 x 0.3 mm) 型正在熱銷中。

使用案例

充分發揮FT系列特點的使用案例

電子體溫計

使用了薄膜熱敏電阻的FT-ZM被開發應用于快速測量電子體溫計。
用于電子體溫計的傳統引線型熱敏電阻,為了達到絕緣目的,感熱部使用玻璃或樹脂封裝呈橢圓形。
而FT- ZM的構造是在小型薄膜熱敏電阻FT的一面設置引線。
由于FT- ZM的絕緣部(氧化鋁)是平面的,通過使FT的絕緣部與溫度計的探頭面接觸,提高了熱敏電阻和探頭的熱結合,可實現快速測溫。

導管用溫度傳感器

使用薄膜熱敏電阻的Fμ熱敏電阻運用在熱稀釋醫療導管中。
熱稀釋醫療導管是一種插入到心臟肺動脈處,以測量心排血量的檢查用導管。
測量原理是通過導管向心臟供給定量的調溫至低溫的生理鹽水,通過置于導管下游的溫度傳感器監測血液溫度,因為是通過測量溫度變化開始到回歸正常溫度所需要的時間,算出心排血量,所以對于溫度傳感器要求具有高速響應及高溫度精度。
Fμ熱敏電阻是通過改變小型薄膜熱敏電阻的電極配置,實現可以插入細徑孔內等的一種帶有極細引線適用于導管的熱敏電阻傳感器。


 

氣體傳感器

通過將薄膜熱敏電阻和多孔性的氣體分子吸附材料進行組合,開發了氣體選擇性高SEMITEC獨有的氣體傳感器(已取得專利)。
氣體傳感器僅對氫氣、氦氣、氨氣和水蒸氣有敏感反應。
我們已成功檢測到1ppm的氫氣的氣體濃度,有望用于呼吸和皮膚氣體等醫療領域。


 

非接觸式溫度傳感器“NC傳感器”

使用2個薄膜熱敏電阻,SEMITEC開發了獨有的非接觸式溫度傳感器“NC 傳感器”。
要使用熱敏電阻非接觸測量物體的溫度時,需要減小接受被測量物紅外線一側熱敏電阻的熱容量,使其能夠追隨微小的紅外線變化。
另外,非接觸測量溫度時,由于需要對接受被測量物紅外線的熱敏電阻(受光熱敏電阻)和不接受紅外線的熱敏電阻(補償用熱敏電阻)的紅外線差進行溫度換算,因此需要2個熱敏電阻在同一環境下的特性相近。
薄膜熱敏電阻是使用半導體工藝生產,因此較容易在同一晶圓內找出具有相近特性的熱敏電阻進行配對,而且熱容量也小,適用于非接觸式溫度傳感器。
應用于打印機和復印機等熱定影輥的溫度控制。


 

接觸式溫度傳感器“定影傳感器”

發揮薄膜熱敏電阻的特點,為打印機或復印機的熱定影輥的溫度控制開發了接觸式定影傳感器。
定影傳感器系列包括FS傳感器和HF傳感器。
熱定影輥需要控制在150℃~200℃的高溫,由于溫度上升極快,所以需要快速捕捉。
另外,輥輪旋轉時會損傷與之接觸的傳感器,從而也會產生打印質量下降的問題。
SEMITEC的定影傳感器使用的是非常小型且耐高溫的薄膜熱敏電阻,且接觸面平整,從而能夠改善上述問題,被廣泛應用。

功率半導體

功率半導體為各種各樣的電氣設備和近年來新能源電動汽車(xEV)等提供電力。
SEMITEC 的薄膜熱敏電阻在功率半導體的溫度傳感方面正在備受矚目。
例如新能源電動汽車,配備功率半導體的逆變器將電池的直流電(DC)轉換為驅動電機馬達的交流電 (AC)。
迄今為止,功率半導體的主要材料是硅(Si),即使在半導體部件中涉及較大功率的功率半導體,除了工作所消耗的功率之外,電流通過時,也會產生一部分功率以熱量形式流失(電力損失)的問題。因此,比硅更容易導電、更不容易產生功率損耗的SiC(碳化硅)和GaN(氮化鎵)作為新型半導體材料被開發,并開始投入市場(例如SiC-MOSFET)。
新型功率半導體讓新能源電動汽車進一步實現了高效化、小型輕量化,有助于續航里程的延長。
使用硅 (Si) 的傳統功率半導體的耐熱溫度為 150℃,而使用 SiC 和 GaN 的功率半導體的耐熱溫度為 250℃,可以在更高的溫度下工作。
溫度傳感控制對于功率半導體的高效運作至關重要,目前大多是使用普通的表面貼片型熱敏電阻(芯片熱敏電阻:耐熱溫度150℃), 而使用SiC和GaN的功率半導體的工作溫度較高(250℃),普通的表面貼片型熱敏電阻(芯片熱敏電阻)無法為其所用。
因此具有薄、小和高耐熱性(最高 250℃)等特性的SEMITEC 薄膜熱敏電阻,將作為新一代功率半導體的傳感器,開始備受矚目。


用于功率半導體的薄膜熱敏電阻(例)

未來的展望

未來SEMITEC將繼續致力于推進薄膜熱敏電阻的小型化和高精度化,從而實現對微小空間和微小物體的高速、高精度的溫度測量。
此外,我們將靈活發揮薄膜熱敏電阻的優勢,將各種各樣的技術和新材料進行結合,不斷挑戰開發SEMITEC獨有的新型傳感器。

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