Xensor Integration公司XEN-TCG3880熱導(dǎo)率傳感器

-氣體濃度測(cè)量和真空計(jì)應(yīng)用

Xensor Integration公司XEN-TCG3880是一種薄膜熱電堆輸出熱導(dǎo)率傳感器，與傳統(tǒng)的熱電偶計(jì)和皮拉尼真空計(jì)計(jì)密切相關(guān)。它采用氮化硅封閉膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有高靈敏度和分辨率。 測(cè)量原理依賴于傳感器敏感區(qū)域和環(huán)境之間的有效熱阻的降低，這是由周圍氣體的熱導(dǎo)率引起的。傳感器標(biāo)準(zhǔn)安裝在TO-5集管中，但也有不同的外殼（如LCC-20和KF-16和KF-40真空法蘭中的封裝）。 因此，它可以衡量： 氣體分子的類型（熱導(dǎo)率測(cè)量）和氣體分子的壓力（真空測(cè)量）。薄膜熱電堆真空傳感器的穩(wěn)定性和精度可與標(biāo)準(zhǔn)皮拉尼真空計(jì)相媲美。

Xensor Integration公司XEN-TCG3880傳感器工作原理：熱導(dǎo)率傳感器敏感芯片測(cè)量膜中心熱電堆熱結(jié)和芯片厚邊緣冷結(jié)之間的熱阻。這是通過使用加熱器電阻器Rheat加熱膜的中心來實(shí)現(xiàn)的。由此產(chǎn)生的中心溫度升高由熱電堆測(cè)量。實(shí)際溫度升高取決于膜中心和環(huán)境之間的有效熱阻，這受到膜熱阻、環(huán)境氣體熱阻、任何存在的氣體流量和（通常可以忽略不計(jì)）發(fā)射輻射等因素的影響。必須小心避免發(fā)生嚴(yán)重的輻射事故。

為了在使用XEN-TCG3880測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確補(bǔ)償環(huán)境溫度變化，可以在熱導(dǎo)率傳感器芯片旁邊安裝一個(gè)2x2 mm的鉑電阻溫度傳感器（見圖4.4）。這允許根據(jù)DIN B等級(jí)準(zhǔn)確測(cè)量傳感器芯片的溫度。標(biāo)準(zhǔn)為1000歐姆電阻器（0oC時(shí)為1000歐姆，靈敏度為0.39%/oC），可選為0oC下為100歐姆的Pt100。 要訂購(gòu)，請(qǐng)?jiān)趥鞲衅鞔a中添加“P2”（Pt100）或“P3”（Pt1000）。兼容R、W、KF、LCC和G。

所謂的"屋頂"是粘在薄膜熱點(diǎn)上的硅散熱器，在距離薄膜100μm處形成散熱器（見圖4.5）。“屋頂”有兩個(gè)應(yīng)用。首先，熱導(dǎo)率傳感器周圍的任何氣流都被屋頂阻擋，無法到達(dá)熱膜，因此傳感器的流量靈敏度大大降低。因此，在有流量的情況下進(jìn)行測(cè)量時(shí)，屋頂選項(xiàng)很有趣。其次，附近的散熱器將傳感器可以測(cè)量的上部真空壓力增加了大約3倍。因此，當(dāng)將熱導(dǎo)率傳感器用作真空計(jì)傳感器時(shí)，屋頂選項(xiàng)也可能引起人們的興趣。 要訂購(gòu)，請(qǐng)?jiān)趥鞲衅鞔a中添加“R”。兼容P2、P3、W、KF、LCC和G。

Xensor Integration公司XEN-TCG3880熱導(dǎo)率傳感器技術(shù)數(shù)據(jù)

表2.1：規(guī)格（22℃和1 V電源）
參數(shù)                          類型*               單位                  符號(hào)                注釋
尺寸
裸模die尺寸                2.50 x 3.33        平方毫米
裸模厚度                     0.3                mm
膜厚                            1                    μm
重量                            0.72              克                     TO-5上的XEN-TCG3880
重量                            1.05                克                         XEN-TCG3880
輸出
真空中 在0毫巴            130             V/W            具體取決于生產(chǎn)批次
溫度系數(shù)（0 Pa）        -0.0            6%/K
空氣中在100 kPa         30             V/W                       無上部散熱器
空氣中在100 kPa         6              V/W                     上部散熱器為20μm
氦氣中在100 kPa         7             V/W
在空氣中，10 MPa         -13         %                 與輸出100 kPa相比的變化，R版本
氦氣中，10 MPa             2            %             與輸出100 kPa相比的變化，R版本
時(shí)間常數(shù)
在空氣中                     9             ms
真空中                         36         ms

穩(wěn)定性
短期                         10         ppm                                 1天，溫度良好+相對(duì)濕度穩(wěn)定
長(zhǎng)期                         1200      ppm                                 1年，溫度和相對(duì)濕度校正
熱電堆 

阻抗                         55                     千歐                         Rtp
有效靈敏度                 1.3                 mV/K                     Stp                     指加熱器的溫度
固有靈敏度                 2.4                 mV/K                 平均塞貝克系數(shù)0.2 mV/K，12根線
溫度系數(shù)                     0.05                 K
加熱器
阻抗                             0.6          千歐                 Rheat
溫度系數(shù)                     0.1             K                     加熱器電阻的
熱電阻
薄膜                         100             kK/W             真空輸出除以熱電堆靈敏度
溫度系數(shù)                    -0.11             K                 真空中
膜+氣體                     23             kK/W                 空氣中
溫度系數(shù)                 -0.08                 K         空氣中
Max.加熱電壓                                      Uheat
在空氣中                 2.5                 V
真空中                     1                     V
傳感器環(huán)境溫度                                                         不保證終身無保障
Min.限度                     -250                     ℃                 輸出信號(hào)可能沒有顯著變化
                                -250至-273             ℃                     輸出信號(hào)減少
Max.限度                     240                     ℃                     在類似設(shè)備上測(cè)試，時(shí)間短
加熱器Ma.溫度             250                 ℃                 長(zhǎng)期無漂移，絕 對(duì)Max.額定值
XEN-TCG3880Pt 

Pt100                 B級(jí)         ± 0.3         0℃                             0℃時(shí)誤差