電子科技大學實驗報告

本文格式為Word版，下載可任意編輯——電子科技大學實驗報告電子科技大學實實驗驗報報告告學生姓名：XXXXXX學號：XXXXXXXXXXXXX指導老師：趙曉輝日期：2022年12月28《綜合課程設計A—薄膜溫度傳感器的制作》測驗報告1/6一、測驗室名稱：

電子薄膜制備測驗室（211樓603）二、測驗工程名稱：

薄膜溫度傳感器的制作三、測驗原理：

真空的獲得真空的獲得：：

機械泵：轉子偏心地置于定子內(nèi)，旋片上有彈簧，整個部件浸于機械泵油中，油起潤滑和密封作用。旋片轉動一周后，通過容積變化，壓強相應變化機械泵的工作原理圖10vPPvv經(jīng)n個循環(huán)后0nnvPPvv分散泵：分散泵油被加熱后沿噴嘴向下噴射，速度可達200m/s，由空氣動力學原理與進氣口形成壓力差，使氣體向下分散而被抽走，油蒸汽水冷后重新利用。

分散泵的工作原理圖《綜合課程設計A—薄膜溫度傳感器的制作》測驗報告2/6真空的真空的測量測量：：

（1）熱偶規(guī)工作原理：低氣壓下，氣體傳導的熱量與壓強成正比，即熱電偶測量線溫度的變化（測量范圍104—1Pa）。

（2）電離規(guī)工作原理：類似于一真空三極管，燈絲放射電子使氣體電離，氣體分子電離的多少與氣體分子密度成正比，即與壓強成正比，收集極收集離子數(shù)的多少，即可知壓強P的大?。y量范圍10-6—10-1Pa）。

薄膜制備方法及設備原理構造薄膜制備方法及設備原理構造：：

蒸發(fā)鍍膜法：

阻蒸箱式鍍膜機布局如下圖所示250-阻蒸箱式鍍膜機布局示意圖測驗通過機械泵-分散泵二級泵抽真空，先通過機械泵抽取較低真空，再用分散泵抽取更低的真空，使蒸發(fā)產(chǎn)率更高。

在真空度達成要求后，舉行阻蒸鍍膜。蒸發(fā)過程中若察覺真空度根本穩(wěn)定后，等真空度再次變大隨后又逐漸恢復時，即代表蒸發(fā)過程終止，此時可以停止蒸發(fā)。

濺射鍍膜法：

濺射系統(tǒng)布局如下圖所示濺射系統(tǒng)布局示意圖測驗開頭時，先通過機械泵抽取到適合的本底真空，再開啟電源舉行濺射真空室充氣閥高閥分散泵予閥底閥截放閥機械泵真空室充氣閥予閥氣閥機械泵電離規(guī)氬氣波紋管水源《綜合課程設計A—薄膜溫度傳感器的制作》測驗報告3/6鍍膜。當濺射開頭時，氣體開頭分解此時會展現(xiàn)氣體的輝光放電，可通過查看窗察覺輝光放電現(xiàn)象。實際上就是在高壓下Ar原子電離成Ar+和電子，電子在高壓下加速飛向陽極，轟擊靶材，使靶中的原子從外觀射出運動到基板上時會沉積，從而完成濺射過程。

賽貝克系數(shù)的定義賽貝克系數(shù)的定義賽貝克效應塞貝克（Seebeck）效應，又稱作第一熱電效應，它是指由于兩種不同電導體或半導體的溫度差異而引起兩種物質間的電壓差的熱電現(xiàn)象。

在兩種金屬A和B組成的回路中，假設使兩個接觸點的溫度不同，那么在回路中將展現(xiàn)電流，稱為熱電流。相應的電動勢稱為熱電勢，其方向取決于溫度梯度的方向。一般規(guī)定熱電勢方向為：在熱端電流由負流向正。

假設熱端電子的平均自由程是隨著電子能量的增加而減小的話，那么熱端的電子雖然具有較大的能量，但是它們的平均自由程卻很小，因此電子的輸運將主要是從冷端向熱端的輸運，從而將產(chǎn)生Seebeck系數(shù)為正的Seebeck效應。塞貝克效應電勢差的計算公式：

21(()())TBATVSTSTdTSA與SB分別為兩種材料的塞貝克系數(shù)。假設SA與SB不隨溫度的變化而變化，上式即可表示成如下形式：

21()()BAVSSTT熱電偶工作原理熱電偶工作原理如下圖所示，在兩種金屬A和B組成的回路中，熱端溫度T2與冷端溫度T1不同時，在冷端會測到相應的電動勢，且電動勢大小為：

熱電偶的工作原理圖21()()BAVSSTT若令S=SB-SA，那么21()VSTTABT2（熱端）T1（冷端）V《綜合課程設計A—薄膜溫度傳感器的制作》測驗報告4/6四、測驗目的1.掌管蒸發(fā)與濺射的根本原理，熟諳腔體真空的獲得及變化規(guī)律2.掌管250-阻蒸箱式鍍膜機及濺射鍍膜機的操作流程3.掌管熱電偶的工作原理，賽貝克系數(shù)的測試原理與方法，并對測量結果做精確分析五、測驗內(nèi)容1.利用阻蒸箱式鍍膜機完成在聚酰亞胺薄膜上鋁膜的蒸鍍2.利用濺射鍍膜完成在基板上鍍銅膜的過程3.完成熱電偶傳感器的性能測試與標定六、測驗器材（設備、元器件）：

250-阻蒸箱式鍍膜機、濺射鍍膜機、機械泵、電離規(guī)、電阻規(guī)、聚酰亞胺薄膜、步進式加熱器、萬用表七、測驗步驟：

1.開啟機械泵，待氣壓降低后開啟充氣閥，接著開啟真空腔；

2.在基板一面貼上環(huán)氧樹脂膜帶，把聚酰亞胺薄膜粘貼在玻璃基板外觀上，用質量分數(shù)濃度為95%的酒精對聚酰亞胺外觀舉行清洗（留神要戴上手套，以免對基板造成污染）；

3.取約0.2mg的清白的鋁放置在蒸發(fā)舟中間，并將蒸發(fā)舟固定于腔體內(nèi)正負電極之間，用萬用表測量正負電極之間的接觸電阻（看是否連接導通）；

并將附有聚酰亞胺的基板固定于蒸發(fā)架的下面（留神夾子不要遮擋到聚酰亞胺薄膜）。關閉腔體，開頭抽真空。

4.開啟電離規(guī)與電阻規(guī)總開關，當電阻規(guī)示數(shù)約為1Pa時，關閉予閥，開啟底閥，并在電阻規(guī)示數(shù)接近2Pa時，關閉底閥，開啟予閥，重復上述步驟；

約30min后，依次開啟底閥、分散泵、高閥。

5.開啟高閥后，待腔內(nèi)真空低于5.0×10-3Pa時，開啟阻蒸電流約為30A，之后每1min增加10A，直至阻蒸電流增加至70A時不再持續(xù)增加電流。在阻蒸電流為70A時穩(wěn)定1min后保持2-3min，看到電離規(guī)示數(shù)增大時，待其自動減小，依次關閉阻蒸電流、高閥、分散泵，等待降溫。

6.從阻蒸箱中取出已經(jīng)鍍好鋁膜的物品，測量鋁膜兩端的電阻值并作好記錄。

開啟濺射系統(tǒng)的真空腔門，放置好擋板，夾在濺射系統(tǒng)真空腔內(nèi)，關閉腔門。

開啟機械泵舉行抽真空，待腔內(nèi)壓強低于5Pa時，開啟濺射電源，使電流在0.2A時維持輝光放電，約20min后關閉電源。依次關閉機械泵、開啟充氣閥、開啟真空腔體、取出基板舉行測試（如無人使用，那么關閉腔門、抽真空，保持腔體清潔）。

7.待熱電偶的銅膜溫度冷卻至室溫時，用萬用表測量銅膜的阻值并作好記錄。

在100℃到180℃每隔10℃舉行一次測試。測試前確保熱電偶冷端近似為室溫，把加熱器放在熱端舉行加熱，萬用表在冷端測量熱電偶兩端的電壓。在加熱過程中會察覺電壓隨加熱時間先變大后邊小，記錄下最大的數(shù)值。測一個溫度后冷卻熱電偶，接著依次舉行測試（在測試前確定熱電偶的溫度冷卻至室溫），直至獲得全部的測驗數(shù)據(jù)。

《綜合課程設計A—薄膜溫度傳感器的制作》測驗報告5/6八、測驗數(shù)據(jù)及結果分析測驗實測數(shù)據(jù)：

室溫T1：20℃銅條電阻：2.1kΩ鋁條電阻：3.7Ω表1電動勢和溫差的變化關系溫度T2/℃100110120130140150160170180溫差(T2-T1)/℃8090100110120130140150160電動勢/mV0.12760.14230.16430.18100.20540.21320.24530.28620.3213由此繪出電動勢和溫差的變化關系圖電動勢和溫差的變化關系圖由軟件分析知，Al-Cu熱電偶的溫差電系數(shù)S為1.8×10-6V/K，其精度AC由公式計算得：

-AC計算值測量值測量值，那么平均精度911AC=9iiiiyyy其中yi為直線擬合的電動勢值,yi＇為實際測量的電動勢值。

91110.001880-0.12760.001890-0.14230.0018160-0.3213AC==+++990.12760.14230.32131=0.1384+0.0956+0.0939+0.0516+0.0976+0.0273+0.0566+0.10369=7.38%iiiiyyy結果分析：Al-Cu的溫差電系數(shù)S=1.8×10-6V/K，數(shù)值很小，故賽貝克效應不是太明顯。試驗中銅條的電阻為2.1kΩ過大，會對輸出電壓有分壓作用，使測量電動勢比實際值偏小，增加了測驗誤差。

由熱電偶三大定律之一的中間溫度定律知，當溫度較高時，熱由熱端向冷端分散加快，此時溫差變小，測量電動勢會變低。

九、測驗結論：

測驗測得鋁-銅構成的溫差電系數(shù)S=1.8×10-6V/K，可利用這一數(shù)值來制y=0.0018xR2=0.909600.050.10.150.20.250.30.35020406080100120220160180電動勢/mV溫差(T2-T1)/℃電動勢與溫差關系圖《綜合課程設計A—薄膜溫度傳感器的制作》測驗報告6/6造工業(yè)溫度計。

熱電偶工作優(yōu)點：

1.使用型號多，可用不同的材料組成電偶，測量范圍寬；

2.可以和屏蔽線合作使用，抗干擾才能強。

熱電偶工作缺點：

使用對比麻煩，一般需鏈接溫控儀，屏蔽線等，各種型號都需對應使用，從而增加了本金。

十、總結及心得體會：

通過本次試驗，親自操作了阻蒸箱式鍍膜機與濺射鍍膜機鍍膜的全部流程，進一步鞏固了對測驗儀器的使用技巧。同時了解了熱電偶的工作原理，對熱電偶測溫的工業(yè)應用有了進一步了解，拓寬了自己的學識面。

由于測量電動勢時老師的監(jiān)視和指點，深刻記住了測量樣品時應時刻理應留神不要污染樣品，可能對測量精度有較大影響。

十一、對本測驗過程及方法、手段的提升建議：

1.在做濺射前，理應對靶及陽極罩舉行檢查，裁減因使用時間多長有膜的沉積對本次試驗的影響；

2.在對熱電偶熱端舉行加熱測試后對冷端舉行冷卻時，可用少量酒精輕抹于冷端，可縮短冷段時間，提高測驗效率；

3.萬用表測量冷端電動勢時，由于表筆與金屬膜不能有很好的接觸（尤其是鋁膜外觀的Al2O3的絕緣層）和噪聲的影響對萬用表示數(shù)造成很大的影響，可考慮在金屬膜外觀引出電極和到寧靜的環(huán)境下測試來裁減測驗誤差；

4.在測量時也應戴上一次性手套，以免對熱電偶外觀造成污染。

十二、斟酌題：

1.為什么不能使用電離規(guī)測量低真空？答：電離規(guī)是基于在確定條件下，待測氣體的壓力與氣體電離產(chǎn)生的離子流呈正比關系的原理制作的真空測量儀器。由筒狀收集極，柵網(wǎng)和位于柵網(wǎng)中心的燈絲構成，筒狀收集極在柵網(wǎng)外面。熱陰極放射電子電離氣體分子，離子被收集極收集，根據(jù)收集的離子流大小來測量氣體壓強的真空計。假設電離規(guī)用于測量低真空，會使電離的氣體分子數(shù)量劇增，收集極的離子電流增大，使電離規(guī)燒壞，故不能使用電離