在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器元件,是抑制开机浪涌电流保护电子设备免遭破坏的最为有效、最为经济、最为简便的措施。由于功率型NTC热敏电阻器用作浪涌电流抑制器件具有线路简单、通流能力大、自身功耗小、可靠性高、成本低等优点,因而被广泛应用于转换电源、开关电源、UPS电源、电加热器、电子节能灯、电子镇流器等各种电子装置电源电路的浪涌电流保护中以及各类显像管、显示器、白炽灯及其它照明灯具的灯丝保护中。
NTC(Negative TemperatureCoefficient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷,可制成具有负温度系数(NTC)的热敏电阻。其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化,还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。
根据不同电路的应用要求,应选择不同规格的功率型NTC热敏电阻器,选用方法是:用户根据电路设计中允许的最大浪涌电流和正常工作电流值,以及生产厂商提供的NTC热敏电阻器最大工作电流Imax、常温标称阻值R25、V-I曲线和R-T曲线等主要参数,就可以很方便地确定需选用的功率热敏电阻型号
功率型热敏电阻器承受电流能力的关键因素是其陶瓷体芯片,这与陶瓷材质的均匀性和致密性有着直接的关系。在相同的体积下所能承受的电流越大,或所承受的电流相同而体积越小,表明产品的性能越优良。元件的设计及生产工艺,特别是材料配方、烧结方式、封装形式等,对功率型热敏电阻器承受大电流的能力有着至关重要的影响。
本实验以“防浪涌热敏电阻性能测试”的虚拟仿真实验情景,以“热敏电阻生产与性能测试”为任务线索,开展自主容错探究式虚拟仿真实验,旨在让学生了解生产工艺对性能的影响,通过性能的测试去掌握影响热敏电阻性能的指标及其影响方式,从而掌握热敏电阻的使用方法。
本实验包括了覆盖了半导体热敏电阻的基础知识认知、生产工艺流程及关键参数控制、热敏电阻性能测试和热敏电阻基本应用。设计流程目标明确,重点突出,以半导体热敏电阻的基础知识及应用介绍作为导入,提高学生对于课程的兴趣,并对热敏电阻有一个总体的认知。以热敏电阻生产制造与测试作为重点,通过生产参数的控制与变化,帮助学生了解与掌握影响热敏电阻性能的指标及影响因素,了解半导体工艺加工的基本流程。在《传感器与检测技术》课程教学中融入测温传感器芯片制造工艺,可以激发学生主动学习基础知识的热情,并且鼓励和引导学生学以致用,致力于推动我国半导体制造技术的发展,激发学生爱国主义情怀,树立“为中华民族伟大复兴而努力读书”的远大目标。
本实验根据《传感器与检测技术》课程大纲及关键知识点,结合热敏电阻的应用背景,构建了防浪涌热敏电阻性能测试的虚拟仿真实验情景。以“热敏电阻生产与性能测试”为任务线索,开展自主容错探究式虚拟仿真实验,达到以下实验目的:
1、通过热敏电阻参数及其生产流程的认知学习模块,帮助学生掌握热敏电阻的关键知识点和生产工艺流程。帮助学生掌握热敏电阻的关键参数,包括热敏电阻的结构、分类。热敏电阻生产工艺流程等。
2、通过热敏电阻生产参数控制模块,帮助学生了解和掌握影响热敏电阻性能的指标及其影响方式。
3、通过热敏电阻生产与测试模块,帮助学生采用真实的原材料和控制参数,实际生产一个热敏电阻,并对该热敏电阻的性能参数进行测量。帮助学生用真实的物理参数,生产和测试一个热敏电阻,加深对于热敏电阻参数及工艺流程的理解。