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半导体器件的论文3000

2023-02-16 07:07 来源:学术参考网 作者:未知

半导体器件的论文3000

半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明,使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器,60年代早期,很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面,以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)报告了砷化镓材料的光发射现象,这引起通用电气研究实验室工程师哈尔(Hall)的极大兴趣,在会后回家的火车上他写下了有关数据。回到家后,哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划,并与其他研究人员一道,经数周奋斗,他们的计划获得成功。像晶体二极管一样,半导体激光器也以材料的p-n结特性为敞弗搬煌植号邦铜鲍扩基础,且外观亦与前者类似,因此,半导体激光器常被称为二极管激光器或激光二极管。早期的激光二极管有很多实际限制,例如,只能在77K低温下以微秒脉冲工作,过了8年多时间,才由贝尔实验室和列宁格勒(现在的圣彼得堡)约飞(Ioffe)物理研究所制造出能在室温下工作的连续器件。而足够可靠的半导体激光器则直到70年代中期才出现。半导体激光器体积非常小,最小的只有米粒那样大。工作波长依赖于激光材料,一般为0.6~1.55微米,由于多种应用的需要,更短波长的器件在发展中。据报导,以Ⅱ~Ⅳ价元素的化合物,如ZnSe为工作物质的激光器,低温下已得到0.46微米的输出,而波长0.50~0.51微米的室温连续器件输出功率已达10毫瓦以上。但迄今尚未实现商品化。光纤通信是半导体激光可预见的最重要的应用领域,一方面是世界范围的远距离海底光纤通信,另一方面则是各种地区网。后者包括高速计算机网、航空电子系统、卫生通讯网、高清晰度闭路电视网等。但就目前而言,激光唱机是这类器件的最大市场。其他应用包括高速打印、自由空间光通信、固体激光泵浦源、激光指示,及各种医疗应用等。晶体管利用一种称为半导体的材料的特殊性能。电流由运动的电子承载。普通的金属,如铜是电的好导体,因为它们的电子没有紧密的和原子核相连,很容易被一个正电荷吸引。其它的物体,例如橡胶,是绝缘体 --电的不良导体--因为它们的电子不能自由运动。半导体,正如它们的名字暗示的那样,处于两者之间,它们通常情况下象绝缘体,但是在某种条件下会导电。

论文摘要模板

无论是在学校还是在社会中,大家最不陌生的就是论文了吧,论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。你知道论文怎样写才规范吗?以下是我整理的论文摘要模板,仅供参考,大家一起来看看吧。

一、什么是论文摘要?

1.论文摘要即“摘其要点而发”。

2.论文摘要是对论文内容不加注释和评论的简短陈述。

3.摘要又称概要、内容提要。摘要是以提供文献内容梗概为目的,不加评论和补充解释,简明、确切地记述文献重要内容的短文。

4.论文摘要就是论文内容提要,是在对论文进行总结的基础之上,用简单、明确、易懂、精辟的语言对全文内容加以概括,提取论文的主要信息。

6.内涵:短文

7.外延:陈述论文主要内容的简明、确切的,不加解释和评论的。

9.论文摘要是简明、确切、不加解释和评论地陈述论文主要内容的短文。

二、论文摘要起什么作用?

不阅读论文全文即能获得必要的信息。

1.读者尽快了解论文的主要内容,以补充题名的不足。现代科技文献信息浩如烟海,读者检索到论文题名后是否会阅读全文,主要就是通过阅读摘要来判断;所以,摘要担负着吸引读者和将文章的主要内容介绍给读者的任务。

2. 为科技情报文献检索数据库的建设和维护提供方便。论文发表后,文摘杂志或各种数据库对摘要可以直接利用,论文摘要的索引是读者检索文献的重要工具。所以论文摘要的质量高低,直接影响着论文的被检索率和被引频次。

三、论文摘要应包含那些内容?

摘要的内容应包含与论文同等量的主要信息,供读者确定有无必要阅读全文。

摘要的'四要素:

1.目的: 研究的目的、范围、重要性;

2.方法: 采用的手段和方法;

3.结果: 完成了哪些工作取得的数据和结果;

4.结论: 得出的重要结论及主要观点,论文的新见解。

(1)目的:指出研究的范围、目的、重要性、任务和前提条件,不是主题的简单重复。

(2)方法:简述课题的工作流程,研究了哪些主要内容,在这个过程中都做了哪些工作,包括对象、原理、条件、程序、手段等。

(3)结果:陈述研究之后重要的新发现、新成果及价值,包括通过调研、实验、观察并剖析其不理想的局限部分。

(4)结论:通过对这个课题的研究所得出的重要结论,包括从中取得证实的正确观点,进行分析研究,比较预测其在实际生活中运用的意义,理论与实际相结合的价值。

1、应该怎么写

文字:简明扼要:文字必须十分简练,内容需要充分概括;引起读者对文章的兴趣,使他们继续读。

2、不应该怎么写

不能冗长,少写无关的东西,语句不能含糊不清。论文摘要论文摘要不要列举例证,不讲研究过程,不用图表,不给化学结构式,也不要作自我评价。

1) 应排除本学科领域已成为常识的内容;切忌把应在引言中出现的内容写入摘要;一般也不要对论文内容作诠释和评论(尤其是自我评价)。

2) 不得简单重复题名中已有的信息。比如一篇文章的题名是《几种中国兰种子试管培养根状茎发生的研究》,摘要的开头就不要再写:“为了……,对几种中国兰种子试管培养根状茎的发生进行了研究”。

3) 结构严谨,表达简明,语义确切。摘要先写什么,后写什么,要按逻辑顺序来安排。句子之间要上下连贯,互相呼应。

4)句型应力求简单,慎用长句。每句话要表意明白,无空泛、笼统、含混之词。

5) 要使用规范化的名词术语,不用非公知公用的符号和术语。新术语或尚无合适汉文术语的,可用原文或译出后加括号注明原文。

6) 除了实在无法变通以外,一般不用数学公式和化学结构式,不出现插图、表格。

7) 不用引文,除非该文献证实或否定了他人已出版的著作。

8) 缩略语、略称、代号,除了相邻专业的读者也能清楚理解的以外,在首次出现时必须加以说明。目前摘要编写中的主要问题有:要素不全,或缺目的,或缺方法;出现引文,无独立性与自明性;繁简失当。

3.摘要的基本规范

(1)应以第三人称写作.摘要是完整的短文,具有独立性,可以单独使用.即使不看论文全文的内容,仍然可以理解论文的主要内容,作者的新观点和想法以及论文所要实现的目的,采取的方法,研究的结果与结论.

(2)叙述完整,突出逻辑性,短文结构要合理.

(3)文字简明扼要,不容赘言,采用直接表述的方法,不使用不必要的文学修饰,做到用最少的文字提供最大的信息量.

4、摘要里主要包括什么

主要包括简要的研究背景,所采用的研究工具,研究方法,得出的重要结论。另外可以说明论文的创新点

5、摘要应该怎么写

写作的过程中应当简明扼要,应当引起读者对文章的兴趣,使他们继续读,另外得出的结论写作要精炼

6、现在论文摘要常见的错误有哪些

常出现,记流水帐,把自己整篇文章从头到尾的标题说明一番。

一、[示例]

论文题目:天体对地球重力加速度的影响

论文摘要:地球重力加速度是一个极其重要的物理量,随着对重力加速度测量精度要求的日益提高,必须考虑天体对地球重力加速度的影响。

本文介绍了天体(包含日、月及太阳系行星)对地球重力加速度影响的基本概念,推导了影响的计算公式,并经过误差分析,证明此公式的相对误差小于1×10-9,完全可满足现代精密重力加速度测量的要求。

撰写论文摘要的常见毛病,一是照搬论文正文中的小标题(目录)或论文结论部分的文字;二是内容不浓缩、不概括,文字篇幅过长。

二、[示例]

论文题目:集成电路热模拟模型和算法

论文提要:众所周知,半导体器件的各种特性参数都是温度的灵敏函数学[诸如ls(T),B(T),C1(T),Cp(T)]。

集成电路将大量元件集成在一块苡片上,电路工作时,元件功耗将产生热量,沿晶片向四周扩散。但是由于半导体片及基座材料具有热阻,因此芯片上各点温度不可能相同。特别对于功率集成电路,大功率元件区域将有较高温度所以在芯片上存在着不均匀的温度分布。

但是为了简化计算,一般在分析集成电路性能时,常常忽略这种温度差别,假定所有元件者处于同一温度下。例如通用的电路模拟程序--SPICE就是这样处理的。显然这一假定对集成电路带来计算误差。对于功率集成电路误差将更大。

因此,如何计算集成电路芯片上的温度分布,如何计算元件温度不同时的电路特性,以及如何考虑芯片上热、电相互作用,这就是本文的目的。本文介绍集成电路的热模拟模型,并将热路问题模拟成电路问题,然后用电路模拟程序求解芯片温度分由。这样做可以利用成熟的电路分析程序,使计算的速度和精度大为提高。

作者根据这一模型和算法,编制了一个YM-LiN-3的FORTRAN程序,它可以确定芯片温度分布,也可发计算元件处于不同温度时的电路特性,该程序在微机IBM-PC上通过,得到满意结果。

上述论文提要字数近600,显然过长,只要认真加以修改(例如:第一段可删掉,第二段只保留其中的最后几句话,加上第三段),便可以二三百个字编写论文摘要。

大摘要怎么写

问题一:论文大摘要怎么写 番茄是巴彦淖尔市的支柱产业,番茄产业为该市的经济增长做出了贡献。而番茄的加工产业是整个番茄产业中举足骇重的一环。本文从番茄加工产业入手,立足于河套地区,分析河套地区番茄加工产业的现状,找出目前发展存在的不合理并给予合理的改正建议及措施。

问题二:《论文摘要怎么写例子》 论文一般应有摘要,有些为了国际交流,还有外文(多用英文)摘要。它是论文内容不加注释和评论的简短陈述。其他读者不阅读论文全文即能获得必要的信息。
摘要应包含以下内容:①从事这一研究的目的和重要性;②研究的主要内容,指明完成了哪些工作;③获得的基本结论和研究成果,突出论文的新见解;④结论或结果的意义。
论文摘要虽然要反映以上内容,但文字必须十分简炼,内容亦需充分概括,篇幅大小一般限制其字数不超过论文字数的5%。例如,对于6000字的一篇论文,其摘要一般不超出300字。
论文摘要不要列举例证,不讲研究过程,不用图表,不给化学结构式,也不要作自我评价。
[示例]
论文题目:天体对地球重力加速度的影响
论文摘要:地球重力加速度是一个极其重要的物理量,随着对重力加速度测量精度要求的日益提高,必须考虑天体对地球重力加速度的影响。本文介绍了天体(包含日、月及太阳系行星)对地球重力加速度影响的基本概念,推导了影响的计算公式,并经过误差分析,证明此公式的相对误差小于1×10-9,完全可满足现代精密重力加速度测量的要求。
撰写论文摘要的常见毛病,一是照搬论文正文中的小标题(目录)或论文结论部分的文字;二是内容不浓缩、不概括,文字篇幅过长。
[示例]
论文题目:集成电路热模拟模型和算法
论文提要:众所周知,半导体器件的各种特性参数都是温度的灵敏函数学[诸如ls(T),B(T),C1(T),Cp(T)……]。集成电路将大量元件集成在一块苡片上,电路工作时,元件功耗将产生热量,沿晶片向四周扩散。但是由于半导体片及基座材料具有热阻,因此芯片上各点温度不可能相同。特别对于功率集成电路,大功率元件区域将有较高温度所以在芯片上存在着不均匀的温度分布。
但是为了简化计算,一般在分析集成电路性能时,常常忽略这种温度差别,假定所有元件者处于同一温度下。例如通用的电路模拟程序--SPICE就是这样处理的。显然这一假定对集成电路带来计算误差。对于功率集成电路误差将更大。因此,如何计算集成电路芯片上的温度分布,如何计算元件温度不同时的电路特性,以及如何考虑芯片上热、电相互作用,这就是本文的目的。
本文介绍集成电路的热模拟模型,并将热路问题模拟成电路问题,然后用电路模拟程序求解芯片温度分由。这样做可以利用成熟的电路分析程序,使计算的速度和精度大为提高。作者根据这一模型和算法,编制了一个YM-LiN-3的FORTRAN程序,它可以确定芯片温度分布,也可发计算元件处于不同温度时的电路特性,该程序在微机IBM-PC上通过,得到满意结果。
上述论文提要字数近600,显然过长,只要认真加以修改(例如:第一段可删掉,第二段只保留其中的最后几句话,加上第三段),便可以二三百个字编写论文摘要。
论文摘要范例:
一、 职称论文摘要范例
【题目】字图书馆建设的问题与策略
【摘要】当代图书馆建设的发展方向是数字图书馆,数字图书馆是未来图书馆的存在形式,它的研究与建设水平将直接影响到我国图书馆在未来信息时代的地位和作用。本文针对图书馆数字化发展的客观趋势,从我国数字图书馆面临的问题出发,分析并探讨了数字图书馆建设中应解决的主要战略问题与策略。
【题目】依法进行拆迁 建设和谐城市
【摘要】依法进行拆迁,建设和谐城市是 *** 部门开展城市规划的最终目的,要想实现这一目标,就要研究依法拆迁的意义,探讨各种拆迁矛盾的成因,找出解决各方面利益纠纷的办法,从完善法律法规、争取人民利益的角度出发,为建设和谐社会贡献力量。
二、 毕业论文硕士论文博士论文摘要范例
【论文题目】机动车尾气污染防治对策......>>

问题三:摘要怎么写 摘要是论文的概述性语言,虽说篇幅不大,可却是一篇论文的精华之处。一般由具体研究的对象、方法、结果、结论四要素组成。
对象:是论文研究调查的所具体的主题范围,体现出论文的论述内容、要解决的主要问题等。
方法:是论文对研究对象进行研究的过程中所运用的各种途径,例如:原理、理论、条件、材料、工艺等,是完成研究对象的必要手段。
结果:是作者运用研究方法对研究对象进行实验、研究所得到的结果、效果、数据,被确
定的关系等,是进行科研所得的成果。
结论:是作者对结果的分析、研究等,是结果的总结,体现研究结果的可靠性、实用性、创新性,体现论文研究的价值与学术水平,是决定论文价值的体现。

问题四:读书摘要怎么写 读书摘要
人们一次次地满怀热情,梦想打破身处其中的陈规,但是他们迟迟没有行动,不久,梦想消逝殆尽,计划彻底失败,他们再次陷入摸索之中,没有取得明显存在于潜能中的一切。
安东尼・罗宾告诉我们,开始就不要去想3.5 英里的长跑,不要想着当总裁,也不要想着去垄断大市场。去解决近在眼前的挑战,不要把眼光抛向最高的工作,而是抛向下一件事,要到一个遥远的城市旅行,你得开始第一步。
“希望不等于结果”,这就是关键。你必须行动,你必须走出第一步。你必须 *** 下来与自己谈一谈。
“我想有多大的成功?”“我有决心让自己去努力获得这些成功吗?“对我来说,那有可能吗?”沉思一会,你便会意识到,一生中曾有很多次,在对某事感到没有多大作为时你决定改变它们:成千上万的人采取良好的生活方式来促进他们的健康,并一直坚持不断。
在开始一段行程之前,你必须弄清你身处何方,这是个基本准则。你可能在头脑里想好了目的地,手上拿着地图,但除非你知道你现在Z身于地图上的哪一点,你才能到达目的地

问题五:论文摘要怎么写 摘要(Abstract)
论文一般应有摘要,有些为了国际交流,还有外文(多用英文)摘要。它是论文内容不加注释和评论的 简短陈述。其他用是不阅读论文全文即能获得必要的信息。
摘要应包含以下内容:
①从事这一研究的目的和重要性;
②研究的主要内容,指明完成了哪些工作;
③获得的基本结论和研究成果,突出论文的新见解;
④结论或结果的意义。
论文摘要虽然要反映以上内容,但文字必须十分简炼,内容亦需充分概括,篇幅大小一般限制其字数不超过论文字数的5%。例如,对于6000字的一篇论文,其摘要一般不超出300字。
论文摘要不要列举例证,不讲研究过程,不用图表,不给化学结构式,也不要作自我评价。 撰写论文摘要的常见毛病,一是照搬论文正文中的小标题(目录)或论文结论部分的文字;二是内容不浓缩、不概括,文字篇幅过长。

问题六:硕士论文详细摘要怎么写? 摘要应该这样写:
第一句话,论文的背景及其引出的问题
第二句话,采用哪些手段、方法来研究你的课题
第三句话,通过研究得出哪些结论与建议

问题七:论文摘要怎么写 论文一般应有摘要,有些为了国际交流,还有外文(多用英
文)摘要。它是论文内容不加注释和评论的简短陈述。其他用是不阅
读论文全文即能获得必要的信息。
摘要应包含以下内容:①从事这一研究的目的和重要性;②研究的主要内容,指明完成了哪些工作;③获得的基本结论和研究成果,突出论文的新见解;④结论或结果的意义。
论文摘要虽然要反映以上内容,但文字必须十分简炼,内容
亦需充分概括,
篇幅大小一般限制其字数不超过论文字数的5%。
例如,对于6000字的一篇论文,其摘要一般不超出300字。
论文摘要不要列举例证,不讲研究过程,不用图表,不给化
学结构式,也不要作自我评价。
[示例]
论文题目:天体对地球重力加速度的影响
论文摘要:地球重力加速度是一个极其重要的物理量,随着对重力加速度测量精度要求的日益提高,必须考虑天体对地球重力加速度的影响。本文介绍了天体(包含日、月及太阳系行星)对地球重力加速度影响的基本概念,推导了影响的计算公式,并经过误差分析,证明此公式的相对误差小于1×10-9,完全可满足现代精密重力加速度测量的要求。
撰写论文摘要的常见毛病,
一是照搬论文正文中的小标题
(目录)或论文结论部分的文字;二是内容不浓缩、不概括,文字篇幅过长。

问题八:管理费用――其他,的摘要怎么写? 摘要应该填写费用项目,如支付**费用,金额大的话可以增加子目。
或者先记在其他,待年末再将大额的单独分项。

问题九:毕业设计的摘要怎么写? 你好!
请参考:
毕业论文摘要的书写方法和技巧
1.摘要的作用
摘要也就是内容提要,是论文中不可缺少的一部分。论文摘要是一篇具有独立性的短文,有其特别的地方。它是建立在对论文进行总结的基础之上,用简单、明确、易懂、精辟的语言对全文内容加以概括,留主干去枝叶,提取论文的主要信息。作者的观点、论文的主要内容、研究成果、独到的见解,这些都应该在摘要中体现出来。好的摘要便于索引与查找,易于收录到大型资料库中并为他人提供信息。因此摘要在资料交流方面承担着至关重要的作用。
2.书写摘要的基本规范和原则
(1)论文摘要分为中文摘要和外文(一般为英文)摘要。摘要在篇幅方面的限定,不同的学校和机构有不同的要求,通常中文摘要不超过300字,英文摘要不超过250个实词,中英文摘要应一致。毕业论文摘要可适当增加篇幅。
(2)摘要是完整的短文,具有独立性,可以单独使用。即使不看论文全文的内容,仍然可以理解论文的主要内容、作者的新观点和想法、课题所要实现的目的、采取的方法、研究的结果与结论。
(3)叙述完整,突出逻辑性,短文结构要合理。
(4)要求文字简明扼要,不容赘言,提取重要内容,不含前言、背景等细节部分,去掉旧结论、原始数据,不加评论和注释。采用直接表述的方法,删除不必要的文学修饰。摘要中不应包括作者将来的计划以及与此课题无关的内容,做到用最少的文字提供最大的信息量。
(5)摘要中不使用特殊字符,也不使用图表和化学结构式,以及由特殊字符组成的数学表达式,不列举例证。
龚 3.摘要的四要素
目的、方法、结果和结论称为摘要的四要素。
(1)目的:指出研究的范围、目的、重要性、任务和前提条件,不是主题的简单重复。
(2)方法:简述课题的工作流程,研究了哪些主要内容,在这个过程中都做了哪些工作,包括对象、原理、条件、程序、手段等。
(3)结果:陈述研究之后重要的新发现、新成果及价值,包括通过调研、实验、观察取得的数据和结果,并剖析其不理想的局限部分。
(4)结论:通过对这个课题的研究所得出的重要结论,包括从中取得证实的正确观点,进行分析研究,比较预测其在实际生活中运用的意义,理论与实际相结合的价值。
4.撰写步骤
摘要作为一种特殊的陈述性短文,书写的步骤也与普通类型的文章有所不同。摘要的写作时间通常在论文的完成之后,但也可以采用提早写的方式,然后再边写论文边修改摘要。首先,从摘要的四要素出发,通读论文全文,仔细将文中的重要内容一一列出,特别是每段的主题句和论文结尾的归纳总结,保留梗概与精华部分,提取用于编写摘要的关键信息。然后,看这些信息能否完全、准确的回答摘要的四要素所涉及的问题,并要求语句精炼。若不足以回答这些问题,则重新阅读论文,摘录相应的内容进行补充。最后,将这些零散信息,组成符合语法规则和逻辑规则的完整句子,再进一步组成通畅的短文,通读此短文,反复修改,达到摘要的要求。
5.关于英文摘要
(1)英文摘要的写作方法要依据公认的写作规范。
(2)尽量使用简单句,避免句型单调,表达要求准确完整。
(3)正确使用冠词。
(4)使用标准英语书写,避免使用口语,应使用易于理解的常用词,不用生僻词汇。
(5)作者所做工作用过去时,结论用现在时。
(6)多使用主动语态。
6.关键词
为了文献标引工作从报告、论文中选出来用以表示全文主题内容信息目的单词术语。每篇报告、论文选取3~8个词作为关键词,以显著的字符另起一行,排在摘要的左方。如有可能,尽量用......>>

问题十:硕士论文摘要怎么写 ? 你的学前教育专业论文准备往什么方向写,选题老师审核通过了没,有没有列个大纲让老师看一下写作方向? 老师有没有和你说论文往哪个方向写比较好?写论文之前,一定要写个大纲,这样老师,好确定了框架,避免以后论文修改过程中出现大改的情况!...

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参考下:

进入21世纪后,特别在我国加入WTO后,国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业,温湿度是影响纺织品质量的重要因素,但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙,十分落后,绝大多数仍在使用干湿球湿度计,采用人工观测,人工调节阀门、风机的方法,其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里,则基本上凭经验,很少有人使用湿度传感器。值得一提的是,随着农业向产业化发展,许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式,采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战,并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚,种植反季节蔬菜,花卉;养殖业对环境的测控也日感迫切;调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座,自动化程度较高,成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术,一般先搞调温、调光照,控通风;第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外,国家粮食储备工程的大量兴建,对温湿度测控技术提也提出了要求。
但目前,在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”!例如在上面提到纺织印染行业,食品行业,耐高温材料行业等,都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下,印染行业在纱锭烘干中,温度能达到120摄氏度或更高温度;在食品行业中,食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右;耐高温材料,如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下,普通的湿度传感器是很难测量的。
高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上,用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极,再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中,因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化,此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性,除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外,还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点,液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T=5℃时为78.36,在T=20℃时为79.63。有机物ε与温度的关系因材料而异,且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势,某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为:高分子聚合物具有较小的介电常数,如聚酰亚胺在低湿时介电常数为3.0一3.8。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后,由于水分子偶极距的存在,大大提高了吸水异质层的介电常数,这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化,使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器,高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升,介质膜厚d增加,对C呈负贡献值;但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加,即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配,在不同的湿度范围温漂不同;在不同的温区呈不同的温度系数;不同的感湿材料温度特性不同。总之,高分子湿度传感器的温度系数并非常数,而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。
国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂,产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极,再喷镀感湿介质材料(如前所述)形式平整的感湿膜,再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系,线性度约±2%。虽然,测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想,在工业领域使用,寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。
陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温,湿度滞后,响应速度快,体积小,便于批量生产,但由于多孔型材质,对尘埃影响很大,日常维护频繁,时常需要电加热加以清洗易影响产品质量,易受湿度影响,在低湿高温环境下线性度差,特别是使用寿命短,长期可靠性差,是此类湿敏传感器迫切解决的问题。
当前在湿敏元件的开发和研究中,电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域,其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点,氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史,有着多种多样的产品型式和制作方法,都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。
氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料,在众多的感湿材料之中,首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件,氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。
氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆,以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高,产品性能不断得到改善,氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的,也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中,经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。
在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向,生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器,自动化仪表等产品,在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时,努力克服传统产品存在的各项弱点,取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底,基片面积大大缩小,采用特殊的工艺处理,耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺,在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极,氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后,湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高,特别是耐温性达到了-40℃-120℃,以多片湿敏元件组合的独特工艺,是传感器感湿范围为1%RH-98%RH,具备了15%RH范围以下的测量性能,漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平,使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统,先对对被测气体采样,然后降温检测并确保绝对湿度的恒定,使探头耐温范围提高到600℃左右,大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在,不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干,高低温试验箱等系统中。同时,JCJ200Y产品能耐温高达600度,也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面,并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白,为我国工业化进程奠定了一定基础。
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霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽,可达-55℃~150℃。
按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件 和 霍尔开关器件 。前者输出模拟量,后者输出数字量。
按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。

一 霍尔器件的工作原理
在磁场作用下,通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示:
这个电压和磁场及控制电流成正比:
VH=K╳|H╳IC|
式中VH为霍尔电压,H为磁场,IC为控制电流,K为霍尔系数。
在半导体中霍尔效应比金属中显著,故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。
用霍尔器件,可以进行非接触式电流测量,众所周知,当电流通过一根长的直导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成正比,这一磁场可以通过软磁材料来聚集,然后用霍尔器件进行检测,由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系,因此可利用霍尔器件测得的讯号大小,直接反应出电流的大小,即: I∞B∞VH
其中I为通过导线的电流,B为导线通电流后产生的磁场,VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时,可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。

二 霍尔传感器的应用
1 霍尔接近传感器和接近开关
在霍尔器件背后偏置一块永久磁体,并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内,做成一个探头,将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来,构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器,(b)为霍尔接近开关。

图1 霍尔接近传感器的外形图

a)霍尔线性接近传感器

(b)霍尔接近开关
图2 霍尔接近传感器的功能框图
霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数,黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。
霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置,完成所需的位置控制,加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。3.2.7霍尔翼片开关
霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品,它的外形如图20所示,其内部结构及工作原理示于图21。

图3 霍尔翼片开关的外形图

2 霍尔齿轮传感器
如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器,广泛用于新一代的汽车智能发动机,作为点火定时用的速度传感器,用于ABS(汽车防抱死制动系统)作为车速传感器等。
在ABS中,速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中,1是车速齿轮传感器;2是压力调节器;3是控制器。在制动过程中,控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理,得到车辆的滑移率和减速信号,按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令,调节器及时准确地作出响应,使制动气室执行充气、保持或放气指令,调节制动器的制动压力,以防止车轮抱死,达到抗侧滑、甩尾,提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中,霍尔传感器作为车轮转速传感器,是制动过程中的实时速度采集器,是ABS中的关键部件之一。
在汽车的新一代智能发动机中,用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度,以提供更准确的点火时间,其作用是别的速度传感器难以代替的,它具有如下许多新的优点。
(1)相位精度高,可满足0.4°曲轴角的要求,不需采用相位补偿。
(2)可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。
(3)输出为矩形波,幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时,会降低成本。
用齿轮传感器,除可检测转速外,还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。

图4 霍尔速度传感器的内部结构

1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器
2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图
3 旋转传感器
按图5所示的各种方法设置磁体,将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后,磁体每经过霍尔电路一次,便输出一个电压脉冲。

(a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式
图5 旋转传感器磁体设置
由此,可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体,用流体(气体、液体)去推动叶轮转动,便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体,在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路,可制成车速表,里程表等等,这些应用的实例如图25所示。
图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮,磁体旁装有霍尔开关电路,被测流体从管道一端通入,推动叶轮带动与之相连的磁体转动,经过霍尔器件时,电路输出脉冲电压,由脉冲的数目,可以得到流体的流速。若知管道的内径,可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。

图6 霍尔流量计
由图7可见,经过简单的信号转换,便可得到数字显示的车速。
利用锁定型霍尔电路,不仅可检测转速,还可辨别旋转方向,如图27所示。
曲线1对应结构图(a),曲线2对应结构图(b),曲线3对应结构图(c)。

图7 霍尔车速表的框图

图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定
4 在大电流检测中的应用
在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理(例如可控核聚变)试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制,既可满足测量准确的要求,又不引入插入损耗,还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ-D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器,可检测高达到300kA的电流。

图9(a)为G-10安装结构,中心为电流汇流排,(b)为电缆型多霍尔探头,(c)为霍尔电压放大电路。
(a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路
图9 多霍尔探头大电流传感器

图10霍尔钳形数字电流表线路示意图

图11霍尔功率计原理图

(a)霍尔控制电路
(b)霍尔磁场电路
图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器

图13霍尔电度表功能框图

图14霍尔隔离放大器的功能框图
5 霍尔位移传感器
若令霍尔元件的工作电流保持不变,而使其在一个均匀梯度磁场中移动,它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线,将它们固定在被测系统上,可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见,结构(b)在Z<2mm时,VH与Z有良好的线性关系,且分辨力可达1μm,结构(C)的灵敏度高,但工作距离较小。

图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性
用霍尔元件测量位移的优点很多:惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。
以微位移检测为基础,可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。
6 霍尔压力传感器
霍尔压力传感器由弹性元件,磁系统和霍尔元件等部分组成,如图16所示。在图16中,(a)的弹性元件为膜盒,(b)为弹簧片,(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统,如图29中的(a)、(b),也可采用单一磁体,如(c)。加上压力后,使磁系统和霍尔元件间产生相对位移,改变作用到霍尔元件上的磁场,从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p~f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。

图16 几种霍尔压力传感器的构成原理
7 霍尔加速度传感器
图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M,片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H,H的上下方装上一对永磁体,它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上,当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时,惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移,产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。

图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性
三 小结
目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段,正越来越受到人们的重视,应用日益广泛。

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