片式无源温度补偿衰减器——原理、设计、制作、应用及发展趋势

无源温度补偿衰减器主要用于稳定射频微波放大器的增益随温度的变化。本文对该类器件的原理、设计、制作、应用及发展趋势等各方面做了系统的介绍。相对于其他补偿方案,使用此类器件具有设计简单、成本低、性能优异等特点。无源温补衰减器的核心设计在于选取正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻的阻值及其温度系数,以使衰减量随温度接近线性变化而保持特征阻抗基本不变。目前,此类器件主要采用厚膜工艺制作,其关键材料为系列化的热敏电阻浆料。薄膜化是器件未来发展的重要方向,而其中NTC热敏电阻的薄膜化仍面临重大的技术挑战,需要解决材料性能及其系列化等难题。     

线性NTC热敏电阻浆料的研试

本文介绍了一种以具有烧绿石结构的铌钌酸铋镉为导电阻,铅硼硅酸盐玻璃为无机粘接相的NTC热敏电阻浆料。该NTC热敏电阻浆料阻值范围宽,电阻温度系数负、阻温特性呈线性变化。实现了使用厚膜工艺制备线性NTC热敏电阻元件,推动国内相关热敏电阻器产品的研发。     

BaBiO3/SrFe0.9Sn0.1O3-δ厚膜NTCR的电性能研究

以SrFe0.9Sn0.1O3-δ为电阻相,BaBiO3为烧结助剂,在氧化铝基板上涂刷成膜,并采用固相法制备了NTC厚膜热敏电阻(NTCR).借助XRD、SEM、阻温特性测试仪,研究了添加不同量BaBiO3样品的相组成、微观结构以及电性能.结果表明:所得NTC厚膜电阻呈明显的NTC热敏特性,且主要组成物相为钙钛矿结构的SrFe0.9Sn0.1O3-δ;厚膜表面颗粒均匀细小,尺寸在2～3μm范围内:随着BaBiO3含量的增加,其室温电阻R25从初始的4 000kΩ降至372 kΩ,对应的B25/85值从4 378 K逐渐降低为3 113 K.     

BaBiO_3/SrFe_(0.9)Sn_(0.1)O_(3–δ)厚膜NTCR的电性能研究

以SrFe0.9Sn0.1O3–δ为电阻相,BaBiO3为烧结助剂,在氧化铝基板上涂刷成膜,并采用固相法制备了NTC厚膜热敏电阻(NTCR)。借助XRD、SEM、阻温特性测试仪,研究了添加不同量BaBiO3样品的相组成、微观结构以及电性能。结果表明:所得NTC厚膜电阻呈明显的NTC热敏特性,且主要组成物相为钙钛矿结构的SrFe0.9Sn0.1O3–δ;厚膜表面颗粒均匀细小,尺寸在2~3μm范围内;随着BaBiO3含量的增加,其室温电阻R25从初始的4 000 k?降至372 k?,对应的B25/85值从4 378 K逐渐降低为3 113 K。     

负温度系数热敏电阻匹配电路设计

不同型号的负温度系数（negative temperature coefficient,NTC）热敏电阻的特性是不同的,在实际的应用中,每种型号的热敏电阻根据使用场合的不同需要重新进行匹配电路设计.提出了评估NTC热敏电阻匹配电路设计的相关指标,详细介绍了经验公式法和遍历法2种设计方法,并对NTC热敏电阻匹配电路的使用场合以及实际使用中器件的布局与走线的注意事项进行了阐述.测试结果表明：这2种匹配电路方法具有复杂度低,灵敏度高,实用性强的特点.     

负温度系数热敏电阻匹配电路设计

不同型号的负温度系数（negative temperature coefficient,NTC）热敏电阻的特性是不同的,在实际的应用中,每种型号的热敏电阻根据使用场合的不同需要重新进行匹配电路设计。提出了评估NTC热敏电阻匹配电路设计的相关指标,详细介绍了经验公式法和遍历法2种设计方法,并对NTC热敏电阻匹配电路的使用场合以及实际使用中器件的布局与走线的注意事项进行了阐述。测试结果表明：这2种匹配电路方法具有复杂度低,灵敏度高,实用性强的特点。     

退火温度对Mn-Co-Ni-O系NTC薄膜阻温特性的影响

采用传统陶瓷工艺制作溅射靶材,通过射频磁控溅射法在Al2O3基片上制备了Mn-Co-Ni-O系NTC薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对不同退火温度下制备的NTC薄膜的结构和形貌进行表征。经过蒸发电极、内电极图形化、淀积二氧化硅钝化层等工艺,将薄膜制成0805规格NTC热敏电阻器。利用高低温试验箱等测试系统对其性能进行测试,研究了退火温度对薄膜阻温特性的影响。结果表明,随着退火温度的升高,晶粒逐渐长大,当退火温度为950℃时,晶粒大小均匀,成相平整致密;材料常数B随着退火温度的升高而增大。     

激光烧结厚膜正温度系数热敏电阻浆料的研究

采用激光烧结厚膜电子浆料技术,在三氧化二铝陶瓷基板上制备厚膜正温度系数(PTC)热敏电阻.研究了激光工艺参数以及后续热处理温度对PTC热敏电阻线宽、形貌和性能的影响规律.激光烧结制得的厚膜PTC热敏电阻最小线宽为40 μm,电阻温度系数(TCR)可达2965×10-6/℃,其性能与传统的炉中烧结相当.激光功率密度和后续热处理温度对PTC热敏电阻方阻和电阻温度系数影响较大,并都存在一个最佳值.     

Cu掺杂对Cu-Mn-Co-Ni-O薄膜结构和性能的影响

通过金属有机物热分解法制备了结构为Ag/NTC/SiO_2/Si的薄膜NTC(负温度系数)热敏电阻,研究了Cu掺杂对Cu_xMn_(1.56)Co_(0.96)Ni_(0.48)O_(4+y)[x=0～0.25,(x+3)/(4+y)=3/4]薄膜结构和性能的影响,并对其导电机理进行了分析。结果表明,少量Cu(x≤0.2)掺杂可以迅速降低薄膜的室温电阻值,过量则会导致薄膜产生孔隙和缺陷; Cu主要以Cu~+形式存在并占据A位;随着Cu掺杂量的增加,会使Cu~+和Mn~(3+)/Mn~(4+)离子对的含量占比均增加,促进两种电子跳跃机制导电。当x=0.2时,薄膜电阻有最佳的性能:R_(25)=0.082 MΩ,B_(25/50)=3250 K。     

薄膜封装型NTC热敏电阻器的研制

为适应电子整机产品狭窄空间安装的需要,NTC热敏电阻器(NTCR)要进行超薄设计。采用固相反应法制粉,压锭烧结制作NTCR芯片,焊接引线和薄膜封装等工艺方法实现产品的薄形化封装,研制出了一种阻值R25为10k?,材料常数B为3435K,产品最大厚度仅0.5mm的新型薄膜封装型NTC热敏电阻器,为家电产品和生产设备的轻薄化推出了一种新型NTC热敏电阻器。     

Cr/PTC陶瓷复合材料的研究

研究了Cr／BaTiO     

用于平面光波导的控温模块的设计与制作

研制了一种用于平面光波导(PLC)的控温模块。该模块采用比例微分积分(PID)控制回路控温,针对PLC控温特点,采用了优化模块的导热与散热,调整控温电路中的PID参数并采用H桥电流输出等方案对整个控温模块进行了优化设计。该模块体积小,长宽高分别为7 cm×6 cm×4 cm;控温面积为3 cm×3 cm,适用于大尺寸的PLC芯片;控温范围广,从0~70℃;控温速率快、精度高,能将温度稳定到±0.15℃内。     

AC/DC开关电源中温度补偿电流源的设计

提出了一种新型电流叠加型温度补偿技术,设计出用于AC/DC开关电源芯片的温度补偿电流源.在传统正负温度系数电流叠加的基础上,通过增加一条电流支路,对温度特性进行优化,使用简单的结构得到了很好的温度特性和电源电压调整率.使用XFAB公司的0.6 μm CMOS工艺模型,Cadence模拟验证结果表明,在-40～135℃范围内温度系数为16×10-6/℃.该方案已经应用于AC/DC开关电源芯片.     

钛酸锶铅基复合热敏电阻材料的设计

为了在钛酸锶铅〔（Ｓｒ，Ｐｂ）ＴｉＯ３〕基ＰＴＣ材料中获得较强的ＮＴＣ效应，从分析可能产生较强ＮＴＣ效应的原因入手，利用重现性较好的液相化学工艺考察材料的化学不均匀性、固溶性、半导化以及晶界成分等单一因素对ＮＴＣ效应所起的作用。结果表明，材料的化学不均匀性对ＮＴＣ效应有一定的影响，而材料的晶界成分对ＮＴＣ效应起决定性的作用。通过粉体的表面改性方法可以获得高性能的ＮＴＣ－ＰＴＣ复合热敏电阻材料，材料的最小电阻率低（１０２Ω·ｃｍ），ＮＴＣ温度系数高达－３．５×１０－２°Ｃ－１。     

测量热敏电阻温度特性曲线硬件电路的设计

开发了测量热敏电阻温度特性曲线的硬件电路。使用DS18B20作为温度传感器,编写单片机与PC机间的通信程序,该温度值经串口发送到计算机中。电压信号利用声卡采集到计算机中,由LabVIEW软件编写的虚拟锁相放大器测量,实现了测量负温度系数的热敏电阻阻值随温度的变化曲线。利用电桥来提取阻值变化引起的电压变化信号,并且将测量值采集到计算机中,可以实现基于计算机的数据采集和分析。     

电磁波在正负折射率介质界面上的传输特性

为了研究负折射率介质这种新型复合材料的电磁性质，利用麦克斯韦电磁理论对电磁波在正、负折射率介质交界面上的反射和透射特性进行了分析。得到了Snell反射定律和折射定律，反射系数和透射系数随入射角的关系（Fresnel公式）。结果发现Snell反射定律和折射定律仍然适用。但折射线与入射线位于法线的同侧；不论是腰波还是TM波，当以某一入射角入射时，反射系数都有可能变为零。这些结果对于设计新型的电磁学和光学器件具有指导性的意义。     

高温封装实现光纤光栅的长期稳定

介绍了利用负温度系数材料并在高温环境下（70℃左右）封装光栅的方法，对封装后的光栅作了温度性能和长期稳定性测试。这种封装不仅结构简单小巧，而且对光栅的特性无影响，同时其温度系数降低到0．5pm／℃。更重要的是，该封装的长期稳定性较好，封装1年后反射波长基本不变，并且其温度系数仍保持在0．5pm／℃左右。     

平面波在双负和双正参数媒质界面的反射与折射

研究了平面波在均匀无耗的、各向同性的、介电常数和磁导率同时为正和同时为负的媒质界面的反射与折射.理论分析了反射波和透射波在两种媒质中的传播特性,从而解释了负折射发生的原理.还给出了反射系数和透射系数的表达式.讨论了发生全反射和全折射的可能条件.     

基于负温度系数的多晶硅电阻电热激励/压阻检测微桥谐振器的新型红外探测器

报道了一种基于负电阻温度系数的多晶硅电阻电热激励/压阻检测SiO 2/Si3N4/SixNy微桥谐振器的新型红外探测器.微桥谐振器吸收的红外辐射引起微桥温度升高,激励电阻和检测电桥的阻值减小,使得恒定激励电压作用下激励电阻的静态功率和惠斯登电桥的焦耳热增加,等效于增加了辐射在微桥谐振器上的红外辐射.初步的实验证实了该方案的可行性.     

Co含量对Ni_(0.9–0.5x)Co_(0.3+1.5x)Mn_(1.8–x)O_4热敏电阻性能的影响

采用传统的固相反应法制备了Ni0.9–0.5xCo0.3+1.5xMn1.8–xO4(Mn和Ni的摩尔比为2:1,x=0~0.7)陶瓷。并且采用XRD和SEM等手段,系统地分析了Co含量对该热敏陶瓷的相结构及显微形貌的影响。结果表明,所研究的陶瓷均为立方晶相,当x≥0.6时出现第二相CoO岩盐相。在–40~125℃的测试范围内,该陶瓷材料表现出明显的NTC特性。随着Co含量的增加,陶瓷的室温电阻率(2 275~914?·cm)及β值(3 718~3 544 K)均逐渐减小,并且出现两个拐点。其导电机理与小极化子的跳跃电导模型相吻合,并且受CoO岩盐相的影响。