實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：

熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。NTC熱敏電阻器，即負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其特性是電阻值隨著溫度的升高而呈非線性的下降。NTC在應(yīng)用上一般分為測(cè)溫?zé)崦綦娮韬凸β市蜔崦綦娮?，用于抑制浪涌?/font>NTC熱敏電阻器指的就是功率型熱敏電阻器。

利用 NTC 熱敏電阻器的零功率電阻值來抑制開機(jī)瞬間的突波電流可以使開機(jī)瞬間的突波電流不致過大，并且在完成抑制突波電流作用以后，由于通過其電流的持續(xù)作用，隨著熱敏電阻器本體溫度升高，其電阻值將下降到非常小的程度，消耗的功率可以忽略不計(jì)，電壓幾乎均加到后面設(shè)備從而保證線路的正常工作。NTC 熱敏電阻是電源設(shè)計(jì)過程中抑制浪涌的一種常用熱敏電阻，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用過程中，必須要做好選型考慮。

本實(shí)驗(yàn)以熱敏電阻生產(chǎn)制造與測(cè)試作為重點(diǎn)，通過生產(chǎn)參數(shù)的控制與變化，幫助學(xué)生了解與掌握影響熱敏電阻性能的指標(biāo)及影響因素，了解半導(dǎo)體工藝加工的基本流程。

熱敏電阻生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，設(shè)備昂貴，生產(chǎn)線升級(jí)速度快，對(duì)專業(yè)操作和技術(shù)要求水平高，學(xué)校幾乎無法復(fù)制整條產(chǎn)線，很多生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)需要在高溫、高壓、重金屬等特殊環(huán)境下進(jìn)行。加工、生產(chǎn)環(huán)節(jié)中材料的選取與成分配比，工藝流程的順序，參數(shù)的調(diào)整等都會(huì)對(duì)熱敏電阻最終的性能產(chǎn)生巨大的影響，所以，這些參數(shù)在實(shí)際的生產(chǎn)中往往是無法改變的。測(cè)溫傳感器，比如熱敏電阻測(cè)溫芯片的生產(chǎn)與加工，屬于半導(dǎo)體生產(chǎn)與加工領(lǐng)域。從原材料的選取，芯片的加工、芯片的封裝與測(cè)試，都是目前國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)和方向。

實(shí)驗(yàn)背景：

在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器元件，是抑制開機(jī)浪涌電流保護(hù)電子設(shè)備免遭破壞的最為有效、最為經(jīng)濟(jì)、最為簡(jiǎn)便的措施。由于功率型NTC熱敏電阻器用作浪涌電流抑制器件具有線路簡(jiǎn)單、通流能力大、自身功耗小、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)換電源、開關(guān)電源、UPS電源、電加熱器、電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器等各種電子裝置電源電路的浪涌電流保護(hù)中以及各類顯像管、顯示器、白熾燈及其它照明燈具的燈絲保護(hù)中。

NTC（Negative Temperature Coefficient）是指隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料。該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進(jìn)行充分混合、成型、燒結(jié)等工藝而成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成具有負(fù)溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻。其電阻率和材料常數(shù)隨材料成分比例、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同而變化，還出現(xiàn)了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系NTC熱敏電阻材料。

根據(jù)不同電路的應(yīng)用要求，應(yīng)選擇不同規(guī)格的功率型NTC熱敏電阻器，選用方法是：用戶根據(jù)電路設(shè)計(jì)中允許的最大浪涌電流和正常工作電流值，以及生產(chǎn)廠商提供的NTC熱敏電阻器最大工作電流Imax、常溫標(biāo)稱阻值R25、V-I曲線和R-T曲線等主要參數(shù)，就可以很方便地確定需選用的功率熱敏電阻型號(hào)

功率型熱敏電阻器承受電流能力的關(guān)鍵因素是其陶瓷體芯片，這與陶瓷材質(zhì)的均勻性和致密性有著直接的關(guān)系。在相同的體積下所能承受的電流越大，或所承受的電流相同而體積越小，表明產(chǎn)品的性能越優(yōu)良。元件的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝，特別是材料配方、燒結(jié)方式、封裝形式等，對(duì)功率型熱敏電阻器承受大電流的能力有著至關(guān)重要的影響。

本實(shí)驗(yàn)以“防浪涌熱敏電阻性能測(cè)試”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)情景，以“熱敏電阻生產(chǎn)與性能測(cè)試”為任務(wù)線索，開展自主容錯(cuò)探究式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生了解生產(chǎn)工藝對(duì)性能的影響，通過性能的測(cè)試去掌握影響熱敏電阻性能的指標(biāo)及其影響方式，從而掌握熱敏電阻的使用方法。

設(shè)計(jì)原則：

本實(shí)驗(yàn)包括了覆蓋了半導(dǎo)體熱敏電阻的基礎(chǔ)知識(shí)認(rèn)知、生產(chǎn)工藝流程及關(guān)鍵參數(shù)控制、熱敏電阻性能測(cè)試和熱敏電阻基本應(yīng)用。設(shè)計(jì)流程目標(biāo)明確，重點(diǎn)突出，以半導(dǎo)體熱敏電阻的基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用介紹作為導(dǎo)入，提高學(xué)生對(duì)于課程的興趣，并對(duì)熱敏電阻有一個(gè)總體的認(rèn)知。以熱敏電阻生產(chǎn)制造與測(cè)試作為重點(diǎn)，通過生產(chǎn)參數(shù)的控制與變化，幫助學(xué)生了解與掌握影響熱敏電阻性能的指標(biāo)及影響因素，了解半導(dǎo)體工藝加工的基本流程。在《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)中融入測(cè)溫傳感器芯片制造工藝，可以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的熱情，并且鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，致力于推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)主義情懷，樹立“為中華民族偉大復(fù)興而努力讀書”的遠(yuǎn)大目標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

本實(shí)驗(yàn)根據(jù)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程大綱及關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合熱敏電阻的應(yīng)用背景，構(gòu)建了防浪涌熱敏電阻性能測(cè)試的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)情景。以“熱敏電阻生產(chǎn)與性能測(cè)試”為任務(wù)線索，開展自主容錯(cuò)探究式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，達(dá)到以下實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/font>

1、通過熱敏電阻參數(shù)及其生產(chǎn)流程的認(rèn)知學(xué)習(xí)模塊，幫助學(xué)生掌握熱敏電阻的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和生產(chǎn)工藝流程。幫助學(xué)生掌握熱敏電阻的關(guān)鍵參數(shù)，包括熱敏電阻的結(jié)構(gòu)、分類。熱敏電阻生產(chǎn)工藝流程等。

2、通過熱敏電阻生產(chǎn)參數(shù)控制模塊，幫助學(xué)生了解和掌握影響熱敏電阻性能的指標(biāo)及其影響方式。

3、通過熱敏電阻生產(chǎn)與測(cè)試模塊，幫助學(xué)生采用真實(shí)的原材料和控制參數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)一個(gè)熱敏電阻，并對(duì)該熱敏電阻的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。幫助學(xué)生用真實(shí)的物理參數(shù)，生產(chǎn)和測(cè)試一個(gè)熱敏電阻，加深對(duì)于熱敏電阻參數(shù)及工藝流程的理解。

實(shí)驗(yàn)要求：

（1）專業(yè)與年級(jí)要求

本實(shí)驗(yàn)屬于金陵科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院必修課程《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》，該課程面向?qū)W院電子信息工程專業(yè)和電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)大三學(xué)生。

（2）基本知識(shí)和能力要求

本課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括：測(cè)試系統(tǒng)的基本概念，傳感器的工作原理，傳感器在機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，傳感器的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，傳感器的檢測(cè)電路的制作和調(diào)試等。課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握各類傳感器的機(jī)理、結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路和應(yīng)用方法，使學(xué)生建立完整的傳感技術(shù)的整體概念，培養(yǎng)學(xué)生組建非電測(cè)量和控制系統(tǒng)的實(shí)際能力。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課程起到承前啟后的作用，而且為今后從事電子系統(tǒng)制作、調(diào)試、故障測(cè)試和排除起到增強(qiáng)適應(yīng)能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的作用。（3）學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程之前所需掌握的主要能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)包括：

1、要求學(xué)生初步了解熱敏電阻的基本組成和分類。

2、要求學(xué)生掌握NTC熱敏電阻防浪涌的基本原理。

在實(shí)際教學(xué)中，本實(shí)驗(yàn)不僅應(yīng)用于《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程，相關(guān)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)還應(yīng)用于團(tuán)隊(duì)開設(shè)的電子類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本項(xiàng)目的知識(shí)角提供相關(guān)學(xué)習(xí)資料，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，也都能較好的完成本實(shí)驗(yàn)所有環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。