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半导体式温度传感器

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半导体式温度传感器相关的论坛

  • 半导体气体传感器简介和分类

    半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器,是最常见的气体传感器,广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄露检测装置,适用于甲烷、液化气、氢气等的检测。  分类  对于半导体气体传感器,按照半导体与气体的相互作用是在其表面还是在其内部,可分为表面控制型和体控制型两种;按照半导体变化的物理性质,又可分为电阻型和非电阻型两种。电阻型半导体气体传感器是利用半导体接触气体时其阻值的改变来检测气体的成分或浓度;而非电阻型半导体气体传感器则是根据对气体的吸附和反应,使半导体的某些特性发生变化对气体进行直接或间接检测。

  • PID和半导体式、电化学式传感器性能优缺点比较

    PID具备优秀的灵敏度,动态范围大,可在较高无机气体浓度背景下测量低ppb的VOC浓度。但还有其他技术测量VOC:[b]火焰电离检测器(FID)[/b]与PID非常相似,FID常常用于在实验室中检测从气体色谱中提取的VOC。FID与PID传感器普遍相似,实际上所有有化合物包括甲烷都是可选的,FID传感器非常灵敏和线性。但FID传感器需要氢分子离子源,体积大且更昂贵。FID传感器可用于实验室或固定装置,但一般不作为便携VOC检测仪的灵活选择。[b]便携GC/MS[/b]这种传统实验分析仪应用于混合结果领域。带有微型机械硅,便携MS和GC仍然是一个实际的选择,但价格太高。因为GC/MS只能循环测试,并不是持续检测仪,大约每几分钟测量一次。选择它的优点在于它并不是宽带分析仪。尺寸,价格,需要真空泵和维护需求使其仅当其他检测仪都失效时才会被选择。[b]热脱附或者聚氟乙烯取样袋[/b]针对所有吸附在土样,其他固体,液体和气体中的VOC的回顾性分析,ASTM建议使用吸附剂管或者聚氟乙烯取样袋。样品一般再送至实验室进行吸附剂管的热脱附,然后使用GC/MS分析。这是调查某种问题的最好方法,但很明显不能提供实时保护。同样,这些是平均测量,昂贵而且非指定点/时间。[b]电化学传感器[/b]可用电化学元件测量多种VOC,分辨率从10-200ppb。这些都是低成本,低功耗和小巧的传感器。Alphasense提供ETO-A1传感器用于测量VOC,PID和电化学元件都是宽带传感器,但PID具备不同的配置,可以比ETO-A1测量更多的VOC,具备更大的灵敏度。如果你想用电化学元件测量VOC,就应针对目标VOC改良电化学传感器:每一种VOC需要不同的理想偏置电压以达到最好的灵敏度,这并不简单。电化学元件约在25秒内反应,而PID则只需3-4秒。[b]金属氧化半导体传感器[/b]金属氧化传感器也可以测量VOC,他们小巧,低成本,功耗与PID相似。MOS传感器存在湿度灵敏度,非线性反应和长期漂移的问题。它们也与无机气体反应,所以如果你想测量低浓度VOC,不应使用MOS,因为NO, NO2 或 CO等气体以更高浓度存在,不幸的,使用MOS技术时很容易得到假阳性和假阴性。如果你想使用MOS,就要确认长期稳定性和湿度灵敏度。如果你要求高灵敏度,特别是不用PID(例如CFC)测量的VOC,不在意精度和交叉灵敏度,MOS传感器可提供可能的解决方案。[b]比色(色斑)管[/b]作为已被大家接受的取样某种VOC的技术,比色管已经存在几十年了,主要由Draeger 或 Kittegawa提供。他们的优势在于一次性费用较低和一些特性,但劣势包括化学废品的处理(废弃管通常包含有毒化学物),精度差,色变的人工判断,取样问题和非连续测量:不能用于保护,只能作质量上取样。转载本站文章请注明出处:仪器仪表应用_传感器应用_智能硬件产品 - 工采资讯

  • 费加罗半导体传感器在家用燃气报警器中的应用

    家用燃气报警器,燃气就是可燃气体,常见的燃气包括液化石油气、 人工煤气、天然气。燃气泄漏探测器就是探测燃气浓度的探测器,[b]其核心原部件为可燃气体传感器[/b],安装在可能发生燃气泄漏的场所,当燃气在空气中的浓度超过设定值探测器就会被触发报警,并对外发出声光报警信号,如果连接报警主机和接警中心则可联网报警,同时可以自动启动排风设备、关闭燃气管道阀门等,保障生命和财产的安全。在民用安全防范工程中,多用于家庭燃气泄漏报警,也被广泛应用于各类炼油厂、油库、化工厂、液化气站等易发生可燃气体泄漏的场所。然而可燃气传感器也是种类繁多,有半导体原理、催化燃烧原理、红外原理等等。一般民用的燃气报警器探测仪,不需要特别精准的测量,红外光谱这些高精度的传感器价格高昂,一般家庭负担不起,所以也就不用考虑了。催化燃烧原理的有其优势也有劣势,一般用于大型工业泄露上。最适合家用燃气泄露探测的传感器是半导体原理的传感器。那又如何挑选合适的半导体传感器呢?首先我们在意的肯定是质量、可靠性等。其次呢,半导体传感器技术起源于日本,经过多年的技术沉淀,他们的半导体传感器还是非常可靠的,各方面性能也是出类拔萃的。另外说到国产品牌有个先天不足就是经验不足,技术方面还存在一定差距,咱们国产品牌发展非常快,但确实还需要时间来追赶。还有就是选择传感器的时候要选专业一点的,什么原理都涉及的话那就要注意一点了,可能是博而不精。市面上的半导体传感器也比较多,无法一一讲解。就主要给大家说说费加罗可燃气体传感器TGS2611吧。半导体传感器技术就是源于费加罗,历史悠久,技术积累深厚。可以说是半导体传感器的金字塔塔尖了,他们认第二估计没人敢认第一。也不是嘴上说说的,要看传感器实际性能。首先我们从响应时间上来看,毕竟传感器精准度再高,响应时间长了也是不行的,不然等你报警的时候可能都要爆炸了。新国标的标准是30秒内达到T90,而TGS2611的响应时间(T90)是15秒以内的,远低于新国标的要求。不过新国标是针对整个产品的,而不是单传感器,但是只要结构设计上保持空气流通,那肯定是满足新国标的。[url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/03/16421462835434.png][img=16421462835434,424,188]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/03/16421462835434.png[/img][/url]再者,我们说说抗干扰的问题。由于半导体传感器的特性,半导体传感器几乎是对所有的可燃气体都是有响应的。而厨房环境中,很多时候烹饪美食的时候是需要用到料酒的,那酒精就会挥发出来,就会干扰传感器,导致误报警。TGS2611是带有过滤层的,可以过滤掉酒精等大分子气体。也就解决了干扰的问题。可以参考TGS2611对各种气体的灵敏度曲线图,可以看出,TGS2611对酒精几乎是没有灵敏度的。[url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/03/4414119207.png][img=4414119207,413,285]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/03/4414119207.png[/img][/url]接下来我们再聊聊传感器的长期稳定性,毕竟性能不稳定波动太大的话会导致传感器误报延报的,会严重危及人民的生命财产安全。而费加罗的研发生产的TGS2611上市时间足够长,经受住了市场的考验。长期稳定性可以参考下图。[url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/03/16421464407403.png][img=16421464407403,477,295]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/03/16421464407403.png[/img][/url]新国标在还有一项硅蒸汽测试,TGS2611带有过滤层的,完全能够满足新国标的要求,新国标的测试标准是传感器要能在10ppm的HMDS气体中工作四十分钟,放回空气中误差要在允许范围内。而TGS2611坚持一周以上都是没问题的。[url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/03/1642146464915.png][img=1642146464915,451,263]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/03/1642146464915.png[/img][/url]不仅仅这些性能优秀,TGS2611能够满足新国标的所有要求,而且在一致性、稳定性等方面都是要比竞争对手要优秀得多的。单单是从寿命来讲,TGS2611理论上可以说是半永久的,保守估计也是能正常工作十年以上的,免去大家频繁更换的报警器的苦恼。近年来,我国的家庭燃气报警器市场蓬勃发展,推动着燃气报警器企业、物联网IOT企业及家庭安防类企业等快速发展,但是因为发展时间尚短,各厂商的产品质量良莠不齐,使得人们很难选到一款好的报警器。于是国家为了规范行业,于2019年10月14日国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会发布家用可燃探测器新国标GB 15322.2-2019,于2020年11月01日起强制实施。从家用燃气探测器新国标来看,增加了非常重要一项技术指标:抗中毒性能试验和低浓度运行试验;从以往国内市场燃气报警器来看,大多采用的传感器均不满足要求,新国标的发布无疑是未来燃气报警器发展的风向标,如何把握接下来的市场,很大程度上取决于传感器的选型,而费加罗有深厚的技术积累,推出的TGS2611,又完全符合新国标,可以说的非常合适用于燃气报警器。

  • TEC半导体制冷加热式微型高精度温度环境试验箱在压电传感器频率温度特性测试中的应用

    TEC半导体制冷加热式微型高精度温度环境试验箱在压电传感器频率温度特性测试中的应用

    [size=16px][color=#339999]摘要:为解决石英晶体微量天平这类压电传感器频率温度特性全自动测量中存在的温度控制精度差和测试效率低的问题,本文在TEC半导体制冷技术基础上,提出了小尺寸、高精度和全自动程序温控的解决方案,给出了温控装置的详细结构和实现高精度温度程序控制的具体手段。解决方案在为压电传感器频率温度特性测量提供精密温控能力的同时,关键是可快速进行全过程的自动温度程序运行,由此既保证精度又提高效率。[/color][/size][size=16px][color=#339999][/color][/size][align=center][size=16px][img=TEC半导体制冷加热式微型高精度温度环境试验箱在压电传感器频率温度特性测试中的应用,550,309]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302141513442750_3958_3221506_3.jpg!w690x388.jpg[/img][/size][/align][b][size=18px][color=#339999]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)作为一种超高灵敏的质量检测装置,其测量精度可达纳克级,并广泛应用于化学、物理、生物、医学和表面科学等领域中,用以进行气体、液体的成分分析以及微质量的测量、薄膜厚度及粘弹性结构检测等。石英晶体微天平实际上是一种压电传感器,它利用了石英晶体的压电效应,将石英晶体电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化,进而通过计算机等其他辅助设备获得高精度的测量结果。石英晶体微天平除了具有高灵敏度高和高精度之外,最大特点是结构简单和成本低,它由一薄的石英片组成,两侧金属化,提供电接触。QCM的工作原理类似于用于时间和频率控制的晶体振荡器,但QCM表面常暴露在周围环境中,且对环境温度变化非常敏感,QCM的一个重要技术指标就是频率温度特性。在QCM的具体应用中,温度变化会严重影响QCM测量结果,因此准确测量频率温度特性是表征评价QCM的一项重要内容。但在目前的各种频率温度特性测试装置中,特别是高精度温度控制装置,还存在以下问题:[/size][size=16px] (1)在常用的-10~+70℃的温度范围内需要对QCM进行多个设定点的高精度温度控制和频率测量,而目前常用温控技术往往控制精度偏低,若提高控制精度又带来测试时间过长的问题。[/size][size=16px] (2)专门用于压电晶体频率温度特性测试的恒温装置往往体积普遍偏大,内部温度均匀性较差,同样会带来温控精度差的问题,仅能用于批量压电晶体较低精度的频率温度特性测试。[/size][size=16px] (3)尽管采用了TEC半导体制冷技术可实现QCM的高精度温度控制,实现了小型化和快速温控和频率测量,但存在的问题是多个温度点的自动化程序控制能力差,无法实现全温度区间内多个温度点的自动控制和频率测量。[/size][size=16px] 为了解决QCM这类压电传感器频率温度特性全自动测量中存在的上述问题,本文在TEC半导体制冷技术基础上,提出了高精度和全自动程序温控的解决方案,给出了温控装置的详细结构和实现高精度温度程序控制的具体手段。解决方案在为压电传感器频率温度特性测量提供精密温控能力的同时,关键是可快速进行全过程的自动温度程序运行,由此既保证精度又提高效率。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 为了进行石英精度微天平(QCM)的频率温度特性测量,需要将QCM放置在一个受控的热环境中。为了提高热环境的温度控制精度,热环境的尺寸空间较小,并采用TEC模组进行加热和制冷,整个热控装置的结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=压电传感器频率温度测量温控系统示意图,690,209]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/02/202302141516237559_7391_3221506_3.jpg!w690x209.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 石英精度微天平频率温度特性温控装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示,TEC被放置在铝制均热套和散热器之间,铝制均热套作为热稳定工作的密闭腔体,为整个腔体提供均匀的温度环境。散热器直接浸泡在水浴中使得TEC的工作表面达到较低的负温度,散热器也可以直接采用水冷板,水冷板内通循环冷却水。[/size][size=16px] 另外,在频率温度特性测试过程中,TEC要提供高低温范围内温度控制,那么在高低温运行时,TEC工作表面和散热器之间存在较大差异,因此,在TEC周围布置隔热材料以减少其两侧之间的热流,从而增加TEC工作面的温度均匀性。[/size][size=16px] 铝制均热套放置在TEC工作表面的顶部,在均热套与TEC之间采用银胶以减小均热套与TEC工作表面之间的接触热阻,铝制均热套被隔热材料包裹以减少与环境的热交换。[/size][size=16px] 在铝制均热套内布置了两只电阻型温度传感器,其中一只安装在铝制均热套的侧壁上作为控温传感器,此温度信号提供给超高精度的PID控制器进行温度自动控制。另一只用来测量固定在铝制支架上的QCM组件温度。[/size][size=16px] 在图1所示的温控装置中,为满足不同尺寸和结构的TEC温控装置,采用了独立的TEC换向电源以满足不同加热功率的需要。在温控器方面,则采用了超高精度的PID控制器,可直接对TEC进行加热制冷双向控制,其中AD为24位,DA为16位,最小输出百分比为0.01%,PID参数自整定,可编程程序控制,由此可实现高精度的温度控制。[/size][size=16px] 对于图1所示结构的温控装置,在全温区范围内设定点从-10变化到+70℃,步进5℃,其温度控制可实现±12mK的温度稳定性和±15mK的设定值精度。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 上述压电传感器频率温度特性测试的温控解决方案,主要具备以下几个特点:[/size][size=16px] (1)采用了TEC半导体制冷组件,可低成本的实现压电传感器频率温度特性测试过程中的精密温度控制,并使得整个频率温度特性测试装置的体积非常小巧。[/size][size=16px] (2)整个温控结构的设计简便,但可以实现0.02℃以内的控制精度和重复性,完全能满足各种压电传感器的频率温度特性测试需要。[/size][size=16px] (3)由于采用了目前最高精度的工业级可编程PID控制器,具有24位AD、16位DA和0.01%的最小输出百分比,这是实现高精度TEC温度控制的必要条件。[/size][size=16px] (4)高精度的可编程PID控制器可按照设定程序进行全测试过程的温度自动控制,设定程序可通过随机的计算机软件进行编辑和修改,控制过程参数可自动进行显示和存储。[/size][size=16px] 总之,本文为实现高精度、简便小巧和低价格的压电传感器频率温度特性测试中的温度控制提供了切实可行的解决方案,为单个或少量压电传感器稳频特性评价提供了有效的技术途径。[/size][size=16px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 什么是气体传感器

    气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。在上世纪70年代,气体传感器就成为传感器的一个大系列,属于化学传感器的一个分支。目前市场上流行的气体传感器分为: 半导体式气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导池式气体传感器、电化学式气体传感器、红外线气体传感器、磁性氧气传感器、检测仪中的0-100% LEL与0-n PPM、其他。下边介绍下半体导体式气传感器:半体导体式气传感器它是利用一些金属氧化物半导体材料,在一定温度下,电导率随着环境气体成份的变化而变化的原理制造的。我公司生产的氧化锆氧分析仪采用的是氧化锆锆管,被测气体(烟气)通过传感器进入氧化锆管的内侧,参比气体(空气)通过自然对流进入传感器的外侧,当锆管内外侧的氧浓度不同时在氧化锆管内外侧产生氧浓差电势(在参比气体确定情况下,氧化锆输出的氧浓差电势与传感器的工作温度和被测气体浓度呈函数对应关系)该氧浓差电动势经显示仪表转化成与被测烟气含氧量呈线性关系的标准信号供显示和输出。半导体式气体传感器可以有效地用于:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多气体地检测。尤其是,这种传感器成本低廉,适宜于民用气体检测的需求。缺点:稳定性较差,受环境影响较大;尤其,每一种传感器的选择性都不是唯一的,输出参数也不能确定。因此,不宜应用于计量准确要求的场所。我公司产的氧化锆氧分析仪已经达到了日本、美国、德国、韩国等国际水平。

  • 固态氯离子敏感半导体传感器的研究

    [font=&]【题名】:固态氯离子敏感半导体传感器的研究[/font][font=&][size=12px][color=#333333][/color][/size][/font][font=&]【全文链接】: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CGJS199104009.htm[/font]

  • 【分享】气体检测传感器的检测原理

    检测气体的浓度依赖于气体检测变送器,传感器是其核心部分,按照检测原理的不同,主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器、等以下简单概述各种传感器的原理及特点。金属氧化物半导体式传感器金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,使温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。定电位电解式气体传感器定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。迦伐尼电池式氧气传感器隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器。红外式传感器红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。PID光离子化气体传感器PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。

  • 气体检测传感器的检测原理

    检测气体的浓度依赖于气体检测变送器,传感器是其核心部分,按照检测原理的不同,主要分为金属氧化物半导体式传感器、定电位电解式气体传感器、催化燃烧式传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等,以下简单阐述各种传感器的原理及特点。 金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。

  • 半导体工厂有毒有害/易燃易爆气体监测传感器解决方案

    由于美国调整芯片出口规则,中国对芯片国产化的重视程度越来越高,并定下了2025年将芯片自给率提高到70%的目标,国内半导体行业也掀起了投资热潮。近年来,随着国家的对于集成电路产业的重视以及资本的支持,国内的集成电路产业发展迅速,但是与国外仍有不小的差距,特别是在上游的半导体材料等领域,更是差距巨大。不过,随着国内半导体制造的崛起,也推动了半导体材料的国产化进程。虽然目前各大主要品类的半导体材料领域均有国内企业涉足,但整体对外依存度仍在 60%以上,特别是大尺寸半导体硅片、光刻胶、电子特气等材料更为依赖进口,进口替代空间巨大。除技术难题外,还有一个阻绊我们半导体制造的崛起的难题:在芯片制程中要使用到极高毒性,腐蚀性及易燃性气体、液体和大量可燃性塑材。在目前工艺技术较为先进的半导体晶圆代工厂的制造过程中,全部工艺步骤超过450道,其中大约要使用50种不同种类的气体。一般把气体分为大宗气体和特种气体两种。大宗气体一般是指集中供应且用量较大的气体,特种气体主要有各种掺杂用气体、外延用气体、离子注入用气体、刻蚀用气体以及其他广为各种制程设备所使用的惰性气体等。如沉积工艺中作为所用的NH3氨气、O2氧气等,光刻时常用的H2氢气等,刻蚀时常用的HCL氯化氢、Cl2氯气、F2氟气等。热处理时常用的O2氧气和H2氢气等。腔室清洗时常用的卤化物HCI氯化氢、Cl2氯气、HF氟化氢、HBr溴化氢和O2氧气等以及离子注入法作为n型硅片离子注入磷源、砷源的PH 3磷化氢和AsH3砷化氢等。从以上的应用可以看出,气体在半导体晶圆代工厂有着非常重要的作用。因为各种气体的特性不同,所以要设计出不同的气体来满足各种不同制程的需求。[url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/07/QQ图片20220714171055.png][img=QQ图片20220714171055,401,300]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/07/QQ图片20220714171055-401x300.png[/img][/url]半导体制造业所使用的特种气体一般按其使用时的特性,[b][b]可分为易燃性气体、毒性气体、腐蚀性气体、惰性气体和氧化性气体五大类。[/b][/b]隋性气体本身一般不会直接对人体产生伤害,在气体传输过程中,相对于安全上的要求不如以下其他气体严格。惰性气体具有窒息特性,不开阔空间下发生少量泄漏不会使人窒息而造成工伤事故;易燃性气体一般指可发生自燃、易燃的可燃气体。当环境温度达到一定时,PH3等气体也会产生自燃。可燃易燃气体都有一定的着火燃烧爆炸范围,即上限、下限值。此范围越大的气体起爆炸燃烧危险性就越高,属于易燃气体有H2,NH3,PH3, 等等;毒性气体是指在半导体制造行业中使用的气体很多都是对人体有害、有毒的。如PH3、NH3、HCL、CL2、AsH3、CO等气体在工作环境中的允许浓度极微,因此在贮存、输送以及使用的过程中都要求特别的小心。一般都应该采取特定的技术措施来控制使用这些气体;腐蚀性气体通常同时也兼有较强的毒性。腐蚀性气体在干燥状态下一般不易侵蚀金属,但在遇到水的环境下就显示出很强的腐蚀性,如HCl, HF, 等;氧化性气体有较强的氧化性,一般同时具有其他特性,如毒性或腐蚀性等。属于这类的气体有ClF3 ,Cl2,NF3等。半导体制造业被美国(FMS)组织列为”极高风险”的行业。主要是因为它在制程中要使用到极高毒性,腐蚀性及易燃性气体、液体和大量可燃性塑材,再加上无尘室的密闭作业环境及回风系统,所有这些因素都大大增加了半导体厂房的风险。作为半导体晶圆代工厂气体的使用者,每一位工作人员都应该在使用前对各种危险气体的安全数据加以了解,并且应该知道如何应对这些气体外泄时的紧急处理程序。一般来讲,我们将有三重保障来防范万一有意外发生的危险气体外泄进入到工作环境中。一个是特种气体的气瓶以及全部经过正负压测漏的气体输送管路;第二个是持续不断的排气抽风系统(Exhaust),管路节点如气瓶柜、VMB、工作台等均具有很强排气抽风系统,以确保每一管路节点外围都处于负压环境。若发生微量的有毒气体的泄漏,排气抽风系统将第一时间抽出。另外一个很重要的是:根据现行国家标准[b][b]《特种气体系统工程技术规范》GB50646-2011[/b][/b]和[b][b]《有毒气体检测报警仪技术条件及检验方法》HG23006[/b][/b]中的有关规定,同时结合半导体工厂使用气体检测装置产品的快速响应要求作出检测报警响应时间规定。要求处于抽风口或环境点安装[b][b]毒性气体侦测器[/b][/b]及系统,若发生任何有毒气体的泄漏将会被气体侦测系统所侦测到,这个控制系统将根据气体外泄对人体危害的大小来确定整个气体输送系统的相关互锁动作,严重时紧急关闭上游所有气源,同时会驱动中央控制室和现场的相关报警系统LAU,甚至会驱动全厂的自动语音广播系统通知立即疏散,要求相关人员迅速撤离报警区域。因此只要工程技术人员严格按照所制定的标准作业程序操作,所有这些安全装置都将确保人员不会有安全上的顾虑。[b][b]工采网提供监测[/b][/b]一氧化碳CO、氨气NH3、氧气O2、氯化氢HCL、氯气CL2、氟化氢HF、磷化氢PH3和氢气H2等有毒有害/易燃易爆气体传感器,是针对半导体制造业毒气监测应用的专业级传感器产品,传感器寿命长,可长时间稳定持续监测,可大大降低半导体制造业毒气监测成本,实现大范围安装应用,为半导体制造业毒气监测提供了切实可行的安全生产监测解决方案。具体产品如下:[url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/07/QQ图片20220714171413.png][img=QQ图片20220714171413,756,222]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/07/QQ图片20220714171413.png[/img][/url]

  • 气体检测传感器的检测原理

    检测气体的浓度依赖于气体检测变送器,传感器是其核心部分,按照检测原理的不同,主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器、等以下简单概述各种传感器的原理及特点。金属氧化物半导体式传感器 金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。催化燃烧式传感器。 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,使温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。定电位电解式气体传感器 定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。迦伐尼电池式氧气传感器 隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器。红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。PID光离子化气体传感器 PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。

  • 【分享】简述几种气体检测传感器的检测原理

    检测气体的浓度依赖于气体检测变送器,传感器是其核心部分,按照检测原理的不同,主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等,以下简单阐述各种传感器的原理及特点。     金属氧化物半导体式传感器   金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。   催化燃烧式传感器   催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,使温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。   定电位电解式气体传感器   定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。   迦伐尼电池式氧气传感器   隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器。   红外式传感器   红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。   PID光离子化气体传感器   PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。

  • 传感器在气体检测中检测原理的应用

    传感器是气体检测变压器的核心部位,是检测气体浓度的关键所在,随着不同的检测原理,传感器也不尽相同。 PID光离子化气体传感器 PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。 迦伐尼电池式氧气传感器 隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器。 催化燃烧式传感器 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,使温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。www.jiuxing17.com 定电位电解式气体传感器 定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。 红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。 金属氧化物半导体式传感器 金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。

  • 【转帖】简述几种气体检测传感器的检测技术

    检测气体的浓度依赖于气体检测变送器,传感器是其核心部分,按照检测原理的不同,主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等,以下简单阐述各种传感器的原理及特点。   金属氧化物半导体式传感器   金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。   催化燃烧式传感器   催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,使温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。   定电位电解式气体传感器   定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。   迦伐尼电池式氧气传感器   隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器。   红外式传感器   红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。   PID光离子化气体传感器      PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。 TOP

  • 【转帖】简述几种气体检测传感器的检测原理

    简述几种气体检测传感器的检测原理此文章由 东方嘉仪仪器网 转发检测气体的浓度依赖于气体检测变送器,传感器是其核心部分,按照检测原理的不同,主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等,以下简单阐述各种传感器的原理及特点。 金属氧化物半导体式传感器 金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 催化燃烧式传感器 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,使温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 定电位电解式气体传感器 定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。 迦伐尼电池式氧气传感器 隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器。 红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。 PID光离子化气体传感器 PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。

  • 【资料】气体传感器的基础知识

    目前按照气敏特性来分,气体传感器主要分为:半导体型、电化学型、固体电解质型、接触燃烧型、光化学型等气体传感器,又以前两种最为普遍。 一、半导体型气体传感器的优缺点自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来,半导体气体传感器已经成为当今应用最普遍、最实用的一类气体传感器。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功率高等方面。 二、半导体传感器需要加热的原因半导体传感器是利用一种金属氧化物薄膜制成的阻抗器件,其电阻随着气体含量不同而变化。气体分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器电导率的变化。为了消除气体分子达到初始状态就必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器可以加速氧化过程,这也是为什么有些低端传感器总是不稳定,其原因就是没有加热或加热电压过低导致温度太低反应不充分。 三、电化学气体传感器的工作原理 电化学气体传感器是通过检测电流来检测气体的浓度,分为不需供电的原电池式以及需要供电的可控电位电解式,目前可以检测许多有毒气体和氧气,后者还能检测血液中的氧浓度。电化学传感器的主要优点是气体的高灵敏度以及良好的选择性。不足之处是有寿命的限制一般为两年。 四、半导体传感器和电化学传感器的区别 半导体传感器因其简单低价已经得到广泛应用,但是又因为它的选择性差和稳定性不理想目前还只是在民用级别使用。而电化学传感器因其良好的选择性和高灵敏度被广泛应用在几乎所有工业场合。 五、固态电解质气体传感器 顾名思义,固态电解质就是以固体离子导电为电解质的化学电池。它介于半导体和电化学之间。选择性,灵敏度高于半导体而寿命又长于电化学,所以也得到了很多的应用,不足之处就是响应时间过长。 六、接触燃烧式气体传感器 接触燃烧式气体传感器只能测量可燃气体。又分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式,原理是气敏材料在通电状态下,可燃气体在表面或者在催化剂作用下燃烧,由于燃烧使气敏材料温度升高从而电阻发生变化。后者因为催化剂的关系具有广普特性应用更广。 七、光学式气体传感器光学式气体传感器主要包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型等等,主要以红外吸收型为主。由于不同气体对红外波吸收程度不同,通过测量红外吸收波长来检测气体。目前因为它的结构关系一般造价颇高。

  • 分体式传感器和一体式传感器的区别

    分体式传感器和一体式传感器的区别

    [font=宋体][back=white]分体式液位传感器和一体式液位传感器的区别在于其结构和安装方式。[/back][/font][back=white] [/back][font=宋体][back=white]分体式液位传感器将菱镜部分直接设计到用户水箱上,通过模具一体成型。光学组件则分离出来,置于水箱外部进行感应。传感器独立于水箱外部,中间可以间隔空气。这种设计解决了水箱需要移动加水的问题。使用分体式传感器的产品具有精准的水位感应,而且水箱无外部结构件干涉,更易于清洁,避免了传感器边角细菌滋生的问题。[/back][/font][align=center] [img=,690,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308281436057955_6195_4008598_3.jpg!w690x333.jpg[/img][/align][font=宋体][back=white]一体式液位传感器将光学组件和菱镜部分集成在一起,形成一个整体结构。这种传感器直接安装在水箱内部,通过感应水位来进行检测。一体式传感器的安装相对简单,但由于直接安装在水箱内部,可能会受到水箱内部结构的干扰,清洁起来也相对困难。[/back][/font][back=white] [/back][font=宋体][back=white]分体式液位传感器和一体式[url=https://www.eptsz.com]液位传感器[/url]在结构和安装方式上存在差异。分体式传感器通过将菱镜部分设计到水箱上,光学组件分离出来进行感应,解决了水箱移动加水的问题,并具有精准感应和易清洁的优点。而一体式传感器则直接安装在水箱内部,安装简单但可能受到水箱内部结构的干扰。[/back][/font]

  • 量子半导体器件实现拓扑趋肤效应,可用于制造微型高精度传感器和放大器

    科技日报北京1月22日电 德国维尔茨堡—德累斯顿卓越集群ct.qmat团队的理论和实验物理学家开发出一种由铝镓砷制成的半导体器件。这项开创性的研究发表在最新一期《自然物理学》杂志上。由于拓扑趋肤效应,量子半导体上不同触点之间的所有电流都不受杂质或其他外部扰动的影响。这使得拓扑器件对半导体行业越来越有吸引力,因为其消除了对材料纯度的要求,而材料提纯成本极高。拓扑量子材料以其卓越的稳健性而闻名,非常适合功率密集型应用。新开发的量子半导体既稳定又高度准确,这种罕见组合使该拓扑器件成为传感器工程中令人兴奋的新选择。利用拓扑趋肤效应可制造新型高性能量子器件,而且尺寸也可做得非常小。新的拓扑量子器件直径约为0.1毫米,且易于进一步缩小。这一成就的开创性在于,首次在半导体材料中实现了微观尺度的拓扑趋肤效应。这种量子现象3年前首次在宏观层面得到证实,但只是在人造超材料中,而不是在天然超材料中。因此,这是首次开发出高度稳健且超灵敏的微型半导体拓扑量子器件。通过在铝镓砷半导体器件上创造性地布置材料和触点,研究团队在超冷条件和强磁场下成功诱导出拓扑效应。他们采用了二维半导体结构,触点的排列方式可在触点边缘测量电阻,直接显示拓扑效应。研究人员表示,在新的量子器件中,电流—电压关系受到拓扑趋肤效应的保护,因为电子被限制在边缘。即使半导体材料中存在杂质,电流也能保持稳定。此外,触点甚至可检测到最轻微的电流或电压波动。这使得拓扑量子器件非常适合制造尺寸极小的高精度传感器和放大器。[来源:科技日报][align=right][/align]

  • 七大类常用气体传感器优缺点对比

    一、半导体传感器和电化学传感器的区别 半导体传感器因其简单低价已经得到广泛应用,但是又因为它的选择性差和稳定性不理想目前还只是在民用级别使用气体探测器。而电化学传感器因其良好的选择性和高灵敏度被广泛应用在几乎所有工业场合。 二、半导体型气体传感器的优缺点 自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来,半导体气体传感器已经成为当今应用最普遍、最实用的一类气体传感器。它具有成本低廉、制造简单、 灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功率 高等方面。 三、接触燃烧式气体传感器 接触燃烧式气体传感器只能测量可燃气体。又分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式,原理是气敏材料在通电状态下,可燃气体在表面或者在催化剂作用下燃烧,由于燃烧使气敏材料温度升高从而电阻发生变化。后者因为催化剂的关系具有广普特性应用更广。 四、固态电解质气体传感器 顾名思义,固态电解质就是以固体离子导电为电解质的化学电池。它介于半导体和电化学之间。选择性,灵敏度高于半导体而寿命又长于电化学,所以也得到了很多的应用,不足之处就是响应时间过长。 五、电化学气体传感器的工作原理 电化学气体传感器是通过检测电流来检测气体的浓度,分为不需供电的原电池式以及需要供电的可控电位电解式,目前可以检测许多有毒气体和氧气,后者还能检测 血液中的氧浓度。电化学传感器的主要优点是气体的高灵敏度以及良好的选择性。不足之处是有寿命的限制一般为两年。 六、光学式气体传感器 光学式气体传感器主要包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型等等,主要以红外吸收型为主。由于不同气体对红外波吸收程度不同,通过测量红外吸收波长来检测气体。目前因为它的结构关系一般造价颇高。 七、半导体传感器需要加热的原因 半导体传感器是利用一种金属氧化物薄膜制成的阻抗器件气体探测器, 其电阻随着气体含量不同而变化。气体分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器电导率的变化。为了消除气体分子达到初始状态就必须发生一次氧化反应。传感器 内的加热器可以加速氧化过程,这也是为什么有些低端传感器总是不稳定,其原因就是没有加热或加热电压过低导致温度太低反应不充分。

  • 半导体低温工艺中制冷系统的压力和温度准确控制解决方案

    半导体低温工艺中制冷系统的压力和温度准确控制解决方案

    [color=#990000]摘要:针对半导体低温工艺中制冷系统在高压防护和温度控制中存在的问题,本文将提出一种更简便有效的解决方案。解决方案的核心是在晶片托盘上并联一个流量可调旁路,使制冷剂在流入晶片托盘之前进行部分短路。即通过旁路流量的变化调节流出晶片托盘的制冷剂压力,一方面保证制冷剂低压工作状态,另一方面实现晶片温度的高精度控制。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][/b] 随着新一代半导体工艺技术的发展,如低温刻蚀和沉积,需要晶片达到更低的温度。更低温度的实现目前可选的技术途径一般是采用循环流体介质直接作用在晶片卡盘,而介质可以是单一制冷剂(如液氮)和混合制冷剂。目前,更具有应用前景的是使用混合制冷剂的自复叠混合工质低温制冷技术,但在半导体低温工艺的具体应用中,需要处理好以下两方面的问题: (1)当制冷系统连接到晶片托盘后,混合工质就在一个容积固定管路内循环运行。在压缩机启动初期,整个系统基本处于较高温度,系统内大部分工质为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url],随着制冷温度的降低,除压缩机和冷凝器外的其他部件内的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]工质含量逐渐增加,当制冷温度达到最低时,系统内的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]工质含量达到最高。由于气液两相工质的比容相差较大,不同相态的工质通过节流单元的能力不同,工质间的沸点也不同,所以在制冷系统启动初期,通过节流单元的几乎全部为气态工质,压缩机的排气压力也将会很高。而在半导体工艺设备中,半导体晶片托盘及其回路部件的最大工作压力通常在1~1.4MPa范围内,那么在低温制冷过程中,冷却剂压力可能会超过晶片托盘冷却回路的最大操作压力而造成系统损坏。因此,要在晶片制冷系统中增加低温压力控制装置,避免出现高压问题,保证制冷系统在整个运行过程中制冷剂压力符合要求。 (2)晶片冷却温度是半导体低温工艺的一项重要技术参数,晶片冷却过程中的低温温度要求按照设定值进行准确控制。尽管大多数低温制冷系统都具有温度控制功能,可通过外部温度传感器、调节回路和控制器组成的闭环回路实现低温温度控制,调节回路基本都是通过调节制冷剂流量和膨胀方式,有些则通过辅助加热方式进行温度控制,但这些温控方式普遍结构复杂且控温精度不高,特别是在多个晶片同时冷却的半导体设备中这些问题更是突出。 针对上述半导体低温工艺中制冷系统在压力和温度控制中存在的问题,本文将提出一种更简便有效的解决方案。解决方案的核心是在晶片托盘上并联一个流量可调旁路,使制冷剂在流入晶片托盘之前进行部分短路。即通过旁路流量的变化调节流出晶片托盘的制冷剂压力,一方面保证制冷剂低压工作状态,另一方面实现晶片温度的高精度控制。[b][size=18px][color=#990000]2. 解决方案[/color][/size][/b] 对于半导体低温工艺中的晶片托盘进行冷却,一般所采用的技术方案是直接将自复叠混合工质制冷机与晶片托盘连接,其结构如图1所示。这种方案在温度控制时是在晶片托盘上安装温度传感器,并与控制器连接进行温度控制,但这种方案存在压力过高和温度控制不准确的问题。[align=center][color=#33ccff][size=14px][b][img=半导体晶片低温冷却实施方案示意图,400,235]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900279759_748_3221506_3.jpg!w690x406.jpg[/img][/b][/size][/color][/align][align=center][b][color=#990000]图1 半导体晶片低温冷却常规方案[/color][/b][/align][align=center][size=14px][b][img=半导体晶片低温冷却改进后方案,400,240]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900037860_9891_3221506_3.jpg!w690x414.jpg[/img][/b][/size][/align][b][/b][align=center][b][color=#990000]图2 半导体晶片低温冷却改进后方案[/color][/b][/align] 本文提出的改进方案如图2所示,为了使冷却过程中的混合工质压力始终处于安全工作范围,在图1所示的冷却管路上增加了一个短接旁路,通过一个调节阀控制此旁路中的工质流量可以降低晶片卡盘及其管路的内部压力达到安全范围。同时,此旁路调节阀具有高精度动态精密调节能力,可使晶片卡盘内部的制冷剂压力波动非常小而实现更准确的温度控制,由此可在制冷机现有温度控制能力的基础上,降低压力波动和提高温度稳定性。具体实施方案如图3所示。[align=center][size=14px][b][color=#33ccff][img=半导体晶片低温冷却实施方案示意图,690,266]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900506941_8802_3221506_3.jpg!w690x266.jpg[/img][/color][/b][/size][/align][align=center][b][color=#990000]图3 半导体晶片低温冷却系统压力和温度精密控制方案示意图[/color][/b][/align] 在图3所示的解决方案中,采用了以下几个控制部件: (1)气动调节阀:此气动调节阀也称之为背压阀,即通过较小的气体压力来驱动较大压力下流体介质中阀门的开度变化。通过此低温调节阀开度变化来改变旁路流量进而实现压力调节。 (2)先导阀:先导阀是一个低压气体压力调节阀,可对表压(如0.6MPa)的进气压力进行高精度减压调节,调节控制信号为模拟量(如4~20mA或0-10V),由此来驱动气动调节阀。 (3)传感器:晶片低温冷却系统包含了压力和温度传感器,以分别检测晶片冷却剂回路中的压力和晶片温度,并将检测信号传输给双通道PID控制器。压力传感器可根据实际需要布置在制冷剂管路中的不同位置,以提供合理和准确的压力监测。 (4)双通道控制器:此双通道控制器是具有两路独立控制通道且具有很高精度的PID控制器,一路通道与压力传感器和先导阀构成压力控制回路,另一通道与温度传感器和制冷机构成温度控制回路。 总之,通过这种增加旁路并进行压力精密调节的解决方案,即可满足降低制冷剂压力提供安全防护功能,又可以提高晶片温度控制精度,是一种可用于晶片低温工艺的更优化方案。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 高稳定性超声波一体式气象传感器

    高稳定性超声波一体式气象传感器

    高稳定性超声波一体式气象传感器超声波一体式气象传感器可自动监测空气温度、空气湿度、土壤水分、土壤温度、风速、风向、雨量、光照强度等常规气象要素。系统主要由传感器、远程监测单元、数据存储和处理软件系统三大部分组成,可自动采集气象监测数据,通过GPRS 无线网络平台传送至气象监 测中心服务器,工作人员足不出户,即可了解到各气象监测站的实时气象监测数据,在线开展统计与分析。超声波一体式气象传感器可全面发挥气象监测预警的作用效果,有效发挥气象防灾减灾道防线作用,全面加强防灾减灾能力建设。基于超声波一体式气象传感器提供的监测数据信息,在线分析,农业有关部门可以及时了解农业小气候变化情况,提前预知各项气象灾害的发生,采取有效措施处理,大限度避免灾害损失,从而为农业生产,农业环境研究,作物改良,农作物物候期监测,病虫害防治等相关生产管理工作提供相应的科学数据和决策依据。[img=超声波一体式气象传感器,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210190913116556_7465_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]超声波一体式气象传感器外观美观,功能强大,是智慧型的气象系统产品,可广泛应用于农业生产、科研和标准测量等用途,是开展农业科研、生产,发展优质农业的的重要保障。超声波一体式气象传感器所观测到的数据将会由数据采集器进行收集、转换、传输、存储。数据采集器会安装在防护箱内,这样可以避免风吹日晒以及动物活动对设备造成损害。这一设备会和多要素的传感器相连,另外也会接通太阳能电池板这样的功能设备。[img=超声波一体式气象传感器,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210190913255384_4640_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]

  • 【分享】气体传感器在气体泄漏事故处置中的应用

    随着石油化学工业的发展,易燃、易爆、有毒气体的种类和应用范围都得到了增加。这些气体在生产、运输、使用过程中一旦发生泄漏,将会引发中毒、火灾甚至爆炸事故,严重危害人民的生命和财产安全。由于气体本身存在的扩散性,发生泄漏之后,在外部风力和内部浓度梯度的作用下,气体会沿地表面扩散,在事故现场形成燃烧爆炸或毒害危险区,扩大危害区域。例如,1995年7月,四川省成都市化工总厂液氯车间发生氯气泄漏,当场造成3人死亡,6人受伤,仅约一小时左右,市区范围数十平方公里范围内都能闻到刺激性的氯气味。因此,这类事故具有突发性强、扩散迅速、救援难度大、危害范围广等特点。一旦发生气体泄漏事故,必须尽快采取相应措施进行处置,才能将事故损失降低到最低水平。及时可靠地探测空气中某些气体的含量,及时采取有效措施进行补救,采取正确的处置方法,减少泄漏引发的事故,是避免造成重大财产和人员伤亡的必要条件。这就对气体的检测和监测设备提出了较高的要求。作为一种重要的气体探测器,气体传感器近年来得到了很大的发展。气体传感器的发展使得其应用越来越广泛。本文介绍了气体传感器的发展情况及在气体泄漏事故处置中的应用前景。 1 气体传感器   国外从30年代开始研究开发气体传感器。过去气体传感器主要用于煤气、液化石油气、天然气及矿井中的瓦斯气体的检测与报警,目前需要检测的气体种类由原来的还原性气体(H2,C4H10,CH4)等扩展到毒性气体(CO,NO2,H2S,NO,NH3,PH3)等。   气体传感器种类繁多。按所用气敏材料及气敏特性不同,可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、高分子式等。 1.1 半导体气体传感器   这种传感器主要使用半导体气敏材料。自从1962年半导体金属氧化物气体传感器问世以来,由于具有灵敏度高、响应快等优点,得到了广泛的应用,目前已成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。按照检测气敏特征量方式不同分为电阻式和非电阻式两种。   电阻式半导体气体传感器是通过检测气敏元件随气体含量的变化情况而工作的。主要使用金属氧化物陶瓷气敏材料。随着近年来复合金属氧化物、混合金属氧化物等新型材料的研究和开发,大大提高了这种气体传感器的特性和应用范围。例如:WO3气体传感器可检测NH3的浓度范围为5 ppm~50 ppm,ZnO-CuO气体传感器对200 ppm的CO非常敏感。   非电阻式半导体气体传感器是利用气敏元件的电流或电压随气体含量而变化的原理工作的。主要有MOS二极管式和结型二极管式,以及场效应管式气体传感器。检测气体大多为氢气、硅烷等可燃气体。 1.2固体电解质气体传感器   固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏材料做气敏元件。其原理是气敏材料在通过气体时产生离子,从而形成电动势,测量电动势从而测量气体浓度。由于这种传感器电导率高,灵敏度和选择性好,得到了广泛的应用,几乎打入了石化、环保、矿业等各个领域,仅次于金属氧化物半导体气体传感器。如测量H2S的YST-Au-WO3、测量NH3的NH+4CaCO3等。 1.3接触燃烧式气体传感器   可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式两种。其工作原理是:气敏材料在通电状态下,可燃性气体氧化燃烧或在催化剂作用下氧化燃烧,产生的热量使电热丝升温,从而使其电阻值发生变化,测量电阻变化从而测量气体浓度。这种传感器只能测量可燃气体,对不燃性气体不敏感。例如,在Pt丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器,具有广谱特性,即可以检测各种可燃气体。接触燃烧式气体传感器在环境温度下非常稳定,并能对爆炸下限的绝大多数可燃性气体进行检测,普遍应用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道、浴室、厨房等处的可燃性气体的监测和报警。 1.4 高分子气体传感器   利用高分子气敏材料的气体传感器近年来得到了很大的发展。高分子气敏材料在遇到特定气体时,其电阻、介电常数、材料表面声波传播速度和频率、材料重量等物理性能发生变化。主要有酞菁聚合物、LB膜、苯菁基乙炔、聚乙烯醇-磷酸、聚异丁烯、氨基十一烷基硅烷等。高分子气敏材料由于具有易*作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合,在毒性气体和食品鲜度等方面的检测中具有重要作用。根据所用材料的气敏特性,这类传感器可分为:通过测量气敏材料的电阻来测量气体浓度的高分子电阻式气体传感器;根据气敏材料吸收气体时形成浓差电池,测量电动势来确定气体浓度的浓差电池式气体传感器;根据高分子气敏材料吸收气体后声波在材料表面传播速度或频率发生变化的原理制成的声表面波气体传感器;以及根据高分子气敏材料吸收气体后重量变化而制成的石英振子式气体传感器等。高分子气体传感器具有对特定气体分子灵敏度高,选择性好,且结构简单,能在常温下使用,可以补充其它气体传感器的不足。

  • 热电传感器(常用传感器之一)

    热电传感器是常用传感器之一 热电传感器是一种将温度转换成电量的装置,包括电阻式温度传感器、热电偶传感器、集成温度传感器等。 电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的原理进行测温的。电阻式温度传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类,一般把金属热电阻称为热电阻,而把半导体热电阻称为热敏电阻。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻,铂热电阻的特点是梢度高,性能稳定,工业上广泛应用铂热电阻进行一200^-+850℃范围的温度侧量,还作为复现国际温标的标准仪器;铜热电阻的电阻沮度系数高.线性度好,且价格便宜,应用于一些侧量精度要求不高且温度较低的场合,其侧温范围为一50-+1501C,但由于铜易氧化,热惯性大,不适宜在腐蚀性介质中或高温下工作.热敏电阻的电阻温度系数大,灵敏度高,尺寸小,响应速度快,电阻值范围大((0. 1^-100kS1),使用方便,但温度特性为非线性.互换性差,测温范围小(一般在一50-200). 热电偶传感器是工程上应用最广泛的温度传感器。它构造简单.使用方便,具有较高的准确度、稳定性及复现性,温度测量范围宽(-200^-+3500'C ),动态性能好,在温度测最中占有重要的地位。 集成温度传感器是利用晶体管PN结的电流电压特性与温度的关系.把感温PN结及有关电子线路集成在一个小硅片上.构成一个专用集成电路芯片。它具有体积小、反应快、线性好、价格低等优点,但受耐热性能和特性范围的限制,只能用来测150℃以下的温度。如AD590是应用最广泛的一种集成温度传感器.它具有内部放大电路,再配上相应的外电路,可方便地构成各种应用电路.来源——中国仪器仪表网

  • 分离式液位传感器与一体式液位传感器对比

    分离式液位传感器与一体式液位传感器对比

    [align=left][font=宋体]在现代工业和日常生活中,光电液位传感器是不可或缺的一部分,广泛应用于智能家电设备中检测液位变化,实现缺液提醒报警功能。今天小编带大家了解一下关于分离式液位传感器和一体式液位传感器。[/font][/align][align=left] [/align][align=left][font=宋体]一体式光电液位传感器是根据光学原理来检测变化的,传感器内部有红外发射管和光敏接收器,通过棱镜部位检测,当传感器位置无水时,发射管发出的光经过棱镜后会折射至接收管,有水状态时,光折射到液体中,接收器接收不到光线,以此来判断输出高低电平信号。需要在水箱上开孔安装,适合水箱不需要移动的设备。[/font][/align][align=center][img=霍尔流量计,639,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/12/202312281724028821_399_4008598_3.jpg!w639x367.jpg[/img][/align][align=left][font=宋体]分离式液位传感器在传统光学传感器的基础上,将菱鏡部分直接设计到用户水箱上,通过模具一体成型。而光学组件则被分离出来,置于水箱外部进行感应。这种设计使得传感器独立于水箱外,中间可以间隔空气。这种设计有诸多优点。首先,它解决了水箱需要移动和加水的问题,提高了使用便利性。其次,由于传感器独立于水箱外,水箱内部没有外结构件干涉,更易清洁,从而避免了传感器边角的细菌滋生。此外,这种设计的水位感应精准,能够满足各种精确的液位测量需求。[/font][/align][align=left] [/align][align=left][font=宋体][url=https://www.eptsz.com]分离式液位传感器[/url]和一体式液位传感器各有优缺点,一体式需要开孔安装,适合水箱不需要移动的设备,分离式液位传感器方便水箱随时移动,更易于清洁和维护,在选择使用哪种传感器时,需要根据实际的应用需求和场景来决定。[/font][/align]

  • TEC温控器:半导体制冷片新型超高精度温度程序PID控制器

    TEC温控器:半导体制冷片新型超高精度温度程序PID控制器

    [align=center][size=18px][color=#990000]TEC温控器:半导体制冷片新型超高精度温度程序PID控制器[/color][/size][/align][align=center][color=#666666]TEC Thermostat: A New Type of Ultra-high Precision Temperature Program PID Controller for Semiconductor Refrigerator[/color][/align][color=#990000]摘要:针对目前国内外市场上TEC温控器控温精度差、无法进行程序控温、电流换向模块体积大以及造价高的现状,本文介绍了低成本的超高精度PID控制器。24位模数采集保证了数据采集的超高精度,正反双向控制功能及其小体积大功率电流换向模块可用于半导体制冷、液体加热制冷循环器和真空压力的正反向控制,程序控制功能可实现按照设定曲线进行准确控制,可进行PID参数自整定并可存储多组PID参数。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000]一、TEC温控器国内外现状[/color][/size]半导体致冷片(Thermo Electric Cooler)是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的一种片状器件,可通过改变电流方向来实现加热和制冷,在室温附近的温度范围内可作为冷源和热源使用,是目前温度控制精度最高的一种温控器件。在采用半导体制冷片进行控温时,需配合温度传感器、控制器和驱动电源一起使用,它们的选择决定了控温效果和成本。温度传感器可根据精度要求选择热电偶和热电阻传感器,控制器也是如此,但在高精度控制和电源换向模块方面,国内外TEC温控器普遍存在以下问题:(1)目前市场上二千元人民币以下的国内外温控器,普遍特征是数据采集精度不高,大多是12位模数转换,无法充分发挥TEC的加热制冷优势,无法满足高精度温度控制要求。(2)绝大多数低价的TEC温控器基本都没有程序控制功能,只能用于定点控制,无法进行程序升温。(3)极个别厂家具有高精度24位采集精度的TEC温控器,但没有相应的配套软件,用户只能手动面板操作,复杂操作要求的计算机通讯需要用户自己编程,使用门槛较高,而且价格普遍很高。(4)目前国内外在TEC控温上的另一个严重问题是电源驱动模块。在具有加热制冷功能的高档温控器中,TEC控温是配套使用了4个固态继电器进行电流换向,如果再考虑用于固态继电器的散热组件,这使得仅一个电流换向模块往往就会占用较大体积,且同时增加成本。[size=18px][color=#990000]二、国产24位高精度可编程TEC温控器[/color][/size]为充分发挥TEC制冷片的强大功能,并解决上述TEC温控器中存在的问题,控制器的数据采集至少需要16位以上的模数转换器,而且具有编程功能。目前我们已经开发出VPC-2021系列24位高精度可编程通用性PID控制器,如图1所示。此系列PID控制器功能十分强大,配套小体积大功率的电流换向器,可以完全可以满足TEC制冷片的各种应用场合,且性价比非常高。[align=center][color=#990000][img=TEC温控器,650,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112232210356263_6759_3384_3.png!w650x338.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 国产VPC-2021系列可编程PID温度控制器[/color][/align]VPC-2021系列控制器主要性能指标如下:(1)精度:24位A/D,16位D/A。(2)多通道:独立1通道或2通道。可实现双传感器同时测量及控制。(3)多种输出参数:47种(热电偶、热电阻、直流电压)输入信号,可实现不同参量的同时测试、显示和控制。(4)多功能:正向、反向、正反双向控制、加热/制冷控制。(5)PID程序控制:改进型PID算法,支持PV微分和微分先行控制。可存储20组分组PID,支持20条程序曲线(每条50段)。(6)通讯:两线制RS485,标准MODBUSRTU 通讯协议。(7)软件:通过软件计算机可实现对控制器的操作和数据采集存储。可选各种功率大小的集成式电流换向模块,只需一个模块就可以完成控制电流的自动换向,减小体积和降低成本。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • TEC半导体正弦波温度发生器在热释电系数测试中的应用

    TEC半导体正弦波温度发生器在热释电系数测试中的应用

    [size=16px][color=#ff0000]摘要:针对动态法热释电系数测试中的交变温度控制,特别是针对帕尔贴半导体制冷片正弦波温度控制中存在的稳定性差问题,本文提出了改进的解决方案。解决方案的核心是采用外部设定点技术的双向PID控制器以及外置信号发生器,此方案可很好的实现帕尔贴制冷片正弦波温度的精确控制,保证了热释电系数测量的准确性。依此方案所构成的闭环控制回路可形成独立的温控装置,也可配套集成到上位机控制的中央控制系统。[/color][/size][align=center][size=16px][img=帕尔帖半导体制冷片正弦波温度发生器,550,353]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311156549281_3555_3221506_3.jpg!w690x444.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 热释电系数是表征热释电材料性能的重要参数,代表了热释电材料极化随温度的变化率。按照被测样品的加热方式,热释电系数测试主要分为动态法和静态法两种。[/size][size=16px] (1)动态法是采用调制方法使被测样品的温度发生变化,温度变化形式是正弦波。动态法所加载的变温范围较小,反应的是某一基准温度下的热释电系数。[/size][size=16px] (2)静态法是用连续加热方式使被测样品升温,通过测量热释电电荷与温度关系来求得热释电系数。静态法测量的热释电系数反映的是一个温度范围内的平均响应。[/size][size=16px] 由于动态法是在某一较窄的温度范围内测量热释电系数,所以热释电系数测试常用动态法。[/size][size=16px] 在动态法测量中,样品温度的正弦波调制一般会采用帕尔贴半导体制冷片、黑体辐射和激光等方式,但能产生正弦温度波的最佳调制方式是帕尔贴制冷片,且有温度波生成装置简单和可对较大样品进行温度调制的突出特点。[/size][size=16px] 采用帕尔贴半导体制冷片进行热释电系数测量的典型装置如图1所示[1]。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][img=01.热释电系数典型测量装置结构示意图,550,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311200462046_6083_3221506_3.jpg!w690x384.jpg[/img][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图1 热释电系数典型测量装置结构示意图[1][/b][/color][/size][/align][size=16px] 与黑体和激光形式的温度调试方法相比,帕尔贴制冷片的温度调制相对比较准确,理论上采用帕尔贴制冷片可以将温度准确控制在某一设定点处上下波动生产正弦温度波,但目前采用帕尔贴半导体制冷片还无法进行完美的控制来产生准确和标准的正弦温度波。[/size][size=16px] 如文献[1]中所报道的热释电系数测量装置,尽管采用了正弦波信号发生器,但信号发生器只能控制帕尔贴制冷片的驱动电流按照正弦波变化,并未真正按照正弦波控制温度变化,如图2所示,因此使得所形成的正弦温度波形很难达到稳定,这主要是装置散热所造成的影响。[/size][align=center][size=16px][img=02.帕尔贴制冷片温度调制测试波形,500,397]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311201113772_3144_3221506_3.jpg!w604x480.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图2 帕尔贴制冷片温度调制测试波形[1][/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]2. 问题分析[/b][/color][/size][size=16px] 对于帕尔贴半导体制冷片的温度控制,若要实现准确、稳定、可任意设定和调节的正弦波温度输出,需要解决以下两方面的问题:[/size][size=16px] (1)直接对温度进行控制,能按照所设定幅度和频率变化直接输出正弦形式的温度波,即控制器设定值是一个幅度随时间变化的正弦波。[/size][size=16px] (2)需要解决反馈控制问题,即能根据正弦温度波设定曲线以及反馈的温度信号自动调节加热和制冷电流,使输出的温度变化与设定曲线始终一致,由此主动消除系统中的散热以及环境温度变化带来的影响,最终使得所输出的正弦温度波始终长时间保持稳定。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]3. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 针对上述热释电系数测试中存在的正弦波温度控制问题,特别是为了解决帕尔贴半导体制冷片输出准确和稳定的正弦温度波难题,本文提出了如图3所示的解决方案。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=03.帕尔帖正弦波温度发生器结构示意图,690,248]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303311201347099_4235_3221506_3.jpg!w690x248.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图3 帕尔帖正弦波温度发生器结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 图3所示的解决方案包括以下几项技术内容:[/size][size=16px] (1)采用具有PID自动调节功能的闭环控制技术和相关仪器,能根据设定波形和测量得到的温度传感器信号进行反馈控制,同时具有PID参数自整定能力。[/size][size=16px] (2)PID自动调节技术和相关仪器采用了双通道调节和自动切换技术,以能对加热和制冷进行自动控制,实现对TEC半导体制冷器进行正反向控制。[/size][size=16px] (3)关键技术是PID调节器具备外部设定点功能,即PID调节器能接收外部任意波形信号作为设定值,使得PID调节器能始终按照随时间快速变化的设定值(如正弦波)进行控制而形成准确和稳定的正弦温度波。[/size][size=16px] (4)为配合具有外部设定点功能的PID控制器,配套了一个函数信号发生器,以外置形式为PID控制器提供和传输所需的正弦波信号。[/size][size=16px] (5)对于PID控制器和外置函数信号发生器,配套有相应的计算机软件,可通过上位机以通讯方式操作软件进行各种参数设置和运行操作。[/size][size=16px] (6)对于TEC半导体制冷片,配备的双向电源驱动器。驱动器可有不同的功率配置以满足不同加热制冷能力的TEC制冷片要求。双向电源驱动器直接与PID控制器的加热和制冷通道连接。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本文提出的解决方案,可以彻底解决帕尔贴半导体制冷片正弦波温度输出中存在的问题,而且使用简便和门槛较低。通过外置正弦波信号发生器,无需再进行复杂的设定值程序编写,即可实现正弦温度波的准确和稳定输出。[/size][size=16px] 本解决方案中的高精度PID控制器配备了相应的计算机软件,采用了具有标准MO D B U S协议的RS485通讯,与计算机一起可以组成独立的测控系统,通过计算机运行软件可非常方便的远程运行PID控制器以及进行控制器的各种参数设置,同时还可以采集、存储和曲线形式显示PID控制器的过程参数。[/size][size=16px] 此解决方案的另外一个特点是具有很强的灵活性和拓展性,可通过外置不同传感器和信号发生器实现各种温度和压力波形的准确控制,可连接上位机直接与中央控制器进行集成。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]5. 参考文献[/b][/color][/size][size=16px][1] Fedorov K, Ivashchuk O, Karataev P, et al. Application of Thermoelectric Oscillations in a Lithium Niobate Single Crystal for Particle Generation[C]//8th International Beam Instrumentation Conference (IBIC'19), Malm?, Sweden, 08-12 September 2019. JACOW Publishing, Geneva, Switzerland, 2019: 620-623.[/size][align=center][color=#ff0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align]

  • 传感器的分类方式有哪些

    传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的分类方式有很多种,根据不同的原理来区分:1、按被测物理量分:如:力,压力,位移,温度,角度传感器等;2、按照传感器的工作原理分:如:应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等;3、按照传感器转换能量的方式分: (1)能量转换型:如:压电式、热电偶、光电式传感器等; (2)能量控制型:如:电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等;4、按照传感器工作机理分: (1)结构型:如:电感式、电容式传感器等; (2)物性型:如:压电式、光电式、各种半导体式传感器等;5、按照传感器输出信号的形式分: (1)模拟式:传感器输出为模拟电压量; (2)数字式:传感器输出为数字量,如:编码器式传感器。6、根据能量转换原理可分为:(1)有源传感器:有源传感器将非电量转换为电能量,如电动势、电荷式传感器等; (2)无源传感器:无源程序传感器不起能量转换作用,只是将被测非电量转换为电参数的量,如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。来源:http://www.firstsensor.cn/

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