专利名称：高稳定性节能型半导体气敏传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由正向温度系数(PTC)半导体材料制成的用于使用半导体气敏传感器场合的能自动工作在所需要的恒定温度下的高稳定性节能型半导体气敏传感器。
现有的半导体气敏传感器工作原理基本相同，但其结构主要有管式、平板式和珠式等几种，它们的主体结构大体相近。以管式为例，它是在一个小尺寸的陶瓷绝缘管外壁涂敷一层以氧化锡或氧化锌材料为主，稍加若干添加物的浆料，经烧结成厚膜，在陶瓷绝缘管内穿入一绕制成螺旋状的加热金属丝，在陶瓷绝缘管外层氧化物膜两端压焊上两对金属导线，连同加热金属丝一并连接于六脚管座上，并加盖金属网封帽即成。这类传感器一般应用于探测可燃气体的场合，以使用的添加物不同，可适用于不同气体场合，使用时需要配接变压器，全电桥电路及两级三端稳压的直流稳压电路，并给予恒定的加热功率，加热后使附着在氧化锡(锌)上的油雾、尘埃蒸发或烧尽而加快被测气体的吸附，遇有不同浓度的敏感性气体时，传感器两端的电阻会相应大幅度下降，并使后级灵敏放大器迅速作出相应的响应，继而推动负载作出相应的反映。现有的半导体气敏传感器有两个明显的缺点一是气体有效作用区(氧化锡膜)的电导是温度的显函数，在恒功率加温情况下，作用区温度与加温功率及环境温度紧密相关，即作用区温度随环境温度而明显改变，这会造成测量结果的较大误差，形成传感器实际工作的不稳定性；另一方面，其加热电流来自两级稳压及整流电路，效率一般仅为30％，存在电能量的大比例浪费。
本实用新型之发明目的在于克服现有半导体气敏传感器存在的误差大，稳定性差及效率低的缺点，设计一种采用具有正向温度系数特性的半导体材料制做的结构简单、工艺成熟、灵敏度高，稳定性好，效率高，直接采用交流市电加热的半导体气敏传感器。
为实现上述发明目的，本实用新型采用高纯度超细BaTiO3主料，配以适当比例量的PbTiO3和其他辅料的PTC材料，经予烧模压成形为0.8×4mm的园柱状，再在1250－1400℃的高温下烧结，然后在其两端被银并烧结上一定长度的两根引线制成加热体。选取外径1.5～2mm，内径1.0～1.2mm，长为3.5～4.0mm的陶瓷管，采用常规法在其外表面涂敷以氧化锡为主的薄层膜，并分别在两端外侧制引线，然后将成形的PTC园柱嵌入陶瓷管中，再将四引线分别焊装在相应管座之引线脚上，加制金属网封帽即可。
本实用新型与现有技术相比，具有结构简单、制做工艺成熟，可直接使用交流市电加热，稳定性好，效率高等突出优点。
图1为本实用新型的结构示意图。
本实用新型的实施主要分制取PTC加热体，制取外涂敏感氧化物膜的陶瓷管，选取管座，配制封帽四个步骤，其工艺过程除PTC加热体的制取和材料选配外，其他均可采用常规的工艺方法。
具有正向温度系数的半导体材料(PTC)的配取是以高纯度超细BaTiO3为主原料，根据气敏传感器工作环境和条件所需要的温度，配以适量的PbTiO3和其他辅料，经过充分混合搅拌后再予烧、球磨，然后模压成长4mm，直径为0.8mm的园柱状，将其经1250～1400℃高温烧结成形后缓降温至常温，在其两端面上被银，并烧结上导电引线3备用即可构成园柱状PTC加热体1。
选取外径为1.5－2.0mm，内径为1.0－1.2mm的陶瓷管，将其清洗干净烘干后在外表面涂敷以氧化锡为主料并添加若干种辅料的浆料形成薄层膜，再在特定温度(根据被测气体不同而有差别)下烧结，然后将其截制成3.5－4.0mm的管段并在其两端外侧压焊上导体引线8即形成陶瓷管2。选取4引线脚相互并分别与底座绝缘的异形B3或其他形式的管座为管座4，清洗烘干待用。
将PTC加热体1穿入陶瓷管2中，把四条引线3和8对应焊接于管座4的引线脚5上，并在陶瓷管2和管座4中间加制绝热衬壁6，然后制配与管座4相配套的金属网封帽7，便形成产品。
权利要求1.一种由具有正向温度系数(PTC)半导体材料经常规工艺制成的用于加热场合下的高稳定性节能型半导体气敏传感器，其特征在于采用PTC材料制成的加热体为长4mm，直径0.8mm的园柱状，两端被银并烧结上一定长度的两根引线；外径1.5～2mm，内径1.0～1.2mm，长为3.5～4.0mm的陶瓷管外表面涂敷以氧化锡为主的薄层膜，并分别在外侧面两端制有引线；加热体嵌入陶瓷管中，四根引线分别焊装在相应管座之引线脚上。
2.根据权利要求1所述的高稳定性节能型半导体气敏传感器，其特征在于本器件可直接接入交流市电加热。
专利摘要本实用新型涉及一种选用具有正向温度系数特性的半导体材料经常规工艺制成的用于加热场合下的高稳定性节能型半导体气敏传感器，采用PTC材料制成的加热体为圆柱状，其两端被银并烧结上两根引线，装载加热体的陶瓷管外表面涂敷以氧化锡为主的薄层膜，并分别在其外侧两端制有引线，四根引线分装在相应管脚上，本器件结构简单，稳定性好，工艺成熟，效率高，是半导体气敏传感器的更新元件。
文档编号H01C7/00GK2094099SQ91211579
公开日1992年1月22日 申请日期1991年4月26日 优先权日1991年4月26日
发明者陆大荣, 薛成山, 丛树福, 王占山, 陆明 申请人:陆大荣, 薛成山, 丛树福, 王占山, 陆明