[發(fā)明專利]薄膜熱電偶及含有其的溫度傳感器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611179924.8
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106595894B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 王慷慨;熊玉明
• 申請（專利權）人: 美的集團股份有限公司
• 主分類號: G01K7/04
• 分類號: G01K7/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發(fā)明提供了薄膜熱電偶及含有其的溫度傳感器件，該薄膜熱電偶包括：基板，第一電極，所述第一電極設置在所述基板上，且含有二氧化錫；第二電極，所述第二電極設置在所述基板上，與所述第一電極具有至少一個接觸點，且含有摻雜二氧化錫。該薄膜熱電偶采用二氧化錫材料成本大大降低，且熱穩(wěn)定性好，制備工藝簡單，耗時短，可靠性好，靈敏度高。

技術領域

本發(fā)明屬于材料技術領域，具體的，涉及薄膜熱電偶及含有其的溫度傳感器件。

背景技術

薄膜熱電偶相對于傳統(tǒng)體相熱電偶材料，是一種微型化、兼容性好、熱容小、靈敏度高、熱響應速度快的新型溫度傳感器。然而，薄膜熱電偶的制備難度較高，要在基體材料上沉積1-2μm厚的熱電偶電極材料，并使其能夠擁有與體相熱電偶材料(電極直徑>500μm)相當?shù)臒犭娞匦裕@對薄膜熱電偶的制備工藝、薄膜成分控制以及膜系匹配都有相當嚴苛的要求。因此，目前薄膜熱電偶由于薄膜熱電偶材料的限制，其制備工藝往往較為繁瑣，成本十分高昂，元件整體可靠性也較體相熱電偶有較大差距。

目前，薄膜熱電偶材料的設計主要有兩種方案，一種是將傳統(tǒng)熱電偶材料薄膜化，如通過磁控濺射法制備的K型熱電偶薄膜，傳統(tǒng)熱電偶往往是由兩種合金材料組成，每種合金材料都有確定的元素比例且誤差較小，但由于熱電偶合金中的元素比例在熱電偶薄膜化的過程中很難精確控制，因此通過該方法制備的薄膜熱電偶可靠性難以得到保證。另一種薄膜熱電偶是ITO基氧化物薄膜熱電偶，如通過磁控濺射法制備的In₂O₃-ITO熱電偶，該類熱電偶可以獲得較為穩(wěn)定的熱電性能。然而該方法中需要使用稀有元素In，而且其使用量往往是不同ITO導電涂層的數(shù)十倍，因此其材料成本較高，制備工藝時間較長。此外，以上兩種薄膜熱電偶都需要使用磁控濺射設備，制備一片薄膜熱電偶往往需要在高真空中沉積數(shù)小時，成本十分高昂。

因而，目前的薄膜熱電偶仍有待改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

本發(fā)明是基于發(fā)明人的以下發(fā)現(xiàn)而完成的：

針對現(xiàn)有薄膜熱電偶制備工藝復雜、耗時長、成本高、可靠性得不到保證等問題，發(fā)明人致力于提出成本低廉、熱穩(wěn)定性好、易制備的薄膜熱電偶。發(fā)明人經(jīng)過大量探索和研究發(fā)現(xiàn)，半導體材料二氧化錫，具有無毒、成本低廉、熱穩(wěn)定性好、制備工藝廣泛等諸多優(yōu)點，對二氧化錫材料進行元素摻雜可以獲得具有不同電學性能的材料，摻雜二氧化錫的電子濃度往往比本征二氧化錫高一個數(shù)量級以上。熱電偶材料中具有溫度響應的熱電勢便是由兩種電極材料的電子濃度差引起的，因此，若將本征二氧化錫薄膜和摻雜二氧化錫薄膜作為熱電偶的兩極，便可制備出一種二氧化錫基薄膜熱電偶材料。該二氧化錫基薄膜熱電偶具有成本低廉、熱穩(wěn)定性好、易制備等諸多優(yōu)點，是一種新型熱電偶材料。

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種薄膜熱電偶。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該薄膜熱電偶包括：基板，第一電極，所述第一電極設置在所述基板上，且含有二氧化錫；第二電極，所述第二電極設置在所述基板上，與所述第一電極具有至少一個接觸點，且含有摻雜二氧化錫。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該薄膜熱電偶采用二氧化錫材料成本大大降低，且熱穩(wěn)定性好，制備工藝簡單，耗時短，可靠性好，靈敏度高。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述基板為絕緣基板或具有絕緣層的非絕緣基板。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述基板選自石英玻璃基板、微晶玻璃基板、陶瓷基板和具有陶瓷絕緣層的鈦合金基板。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電極進一步含有摻雜元素，所述第一電極中的摻雜元素與所述第二電極中的摻雜元素不同。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電極或所述第二電極中的摻雜元素各自獨立的包括銻、氟、鈮、鉭中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電極或所述第二電極中的摻雜元素的濃度各自獨立的為1-20at.％。