電子科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

本文格式為Word版，下載可任意編輯——電子科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子科技大學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)報(bào)報(bào)告告學(xué)生姓名：XXXXXX學(xué)號(hào)：XXXXXXXXXXXXX指導(dǎo)老師：趙曉輝日期：2022年12月28《綜合課程設(shè)計(jì)A—薄膜溫度傳感器的制作》測(cè)驗(yàn)報(bào)告1/6一、測(cè)驗(yàn)室名稱：

電子薄膜制備測(cè)驗(yàn)室（211樓603）二、測(cè)驗(yàn)工程名稱：

薄膜溫度傳感器的制作三、測(cè)驗(yàn)原理：

真空的獲得真空的獲得：：

機(jī)械泵：轉(zhuǎn)子偏心地置于定子內(nèi)，旋片上有彈簧，整個(gè)部件浸于機(jī)械泵油中，油起潤(rùn)滑和密封作用。旋片轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，通過容積變化，壓強(qiáng)相應(yīng)變化機(jī)械泵的工作原理圖10vPPvv經(jīng)n個(gè)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(dá)200m/s，由空氣動(dòng)力學(xué)原理與進(jìn)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(shè)計(jì)A—薄膜溫度傳感器的制作》測(cè)驗(yàn)報(bào)告2/6真空的真空的測(cè)量測(cè)量：：

（1）熱偶規(guī)工作原理：低氣壓下，氣體傳導(dǎo)的熱量與壓強(qiáng)成正比，即熱電偶測(cè)量線溫度的變化（測(cè)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(qiáng)成正比，收集極收集離子數(shù)的多少，即可知壓強(qiáng)P的大?。y(cè)量范圍10-6—10-1Pa）。

薄膜制備方法及設(shè)備原理構(gòu)造薄膜制備方法及設(shè)備原理構(gòu)造：：

蒸發(fā)鍍膜法：

阻蒸箱式鍍膜機(jī)布局如下圖所示250-阻蒸箱式鍍膜機(jī)布局示意圖測(cè)驗(yàn)通過機(jī)械泵-分散泵二級(jí)泵抽真空，先通過機(jī)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(dá)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(fù)時(shí)，即代表蒸發(fā)過程終止，此時(shí)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(cè)驗(yàn)開頭時(shí)，先通過機(jī)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(jī)械泵真空室充氣閥予閥氣閥機(jī)械泵電離規(guī)氬氣波紋管水源《綜合課程設(shè)計(jì)A—薄膜溫度傳感器的制作》測(cè)驗(yàn)報(bào)告3/6鍍膜。當(dāng)濺射開頭時(shí)，氣體開頭分解此時(shí)會(huì)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(shí)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(yáng)極，轟擊靶材，使靶中的原子從外觀射出運(yùn)動(dòng)到基板上時(shí)會(huì)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(yīng)塞貝克（Seebeck）效應(yīng)，又稱作第一熱電效應(yīng)，它是指由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)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(shè)使兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將展現(xiàn)電流，稱為熱電流。相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)，其方向取決于溫度梯度的方向。一般規(guī)定熱電勢(shì)方向?yàn)椋涸跓岫穗娏饔韶?fù)流向正。

假設(shè)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(yùn)將主要是從冷端向熱端的輸運(yùn)，從而將產(chǎn)生Seebeck系數(shù)為正的Seebeck效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)電勢(shì)差的計(jì)算公式：

21(()())TBATVSTSTdTSA與SB分別為兩種材料的塞貝克系數(shù)。假設(shè)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(shí)，在冷端會(huì)測(cè)到相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，且電動(dòng)勢(shì)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(shè)計(jì)A—薄膜溫度傳感器的制作》測(cè)驗(yàn)報(bào)告4/6四、測(cè)驗(yàn)?zāi)康?.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(jī)及濺射鍍膜機(jī)的操作流程3.掌管熱電偶的工作原理，賽貝克系數(shù)的測(cè)試原理與方法，并對(duì)測(cè)量結(jié)果做精確分析五、測(cè)驗(yàn)內(nèi)容1.利用阻蒸箱式鍍膜機(jī)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(cè)試與標(biāo)定六、測(cè)驗(yàn)器材（設(shè)備、元器件）：

250-阻蒸箱式鍍膜機(jī)、濺射鍍膜機(jī)、機(jī)械泵、電離規(guī)、電阻規(guī)、聚酰亞胺薄膜、步進(jìn)式加熱器、萬(wàn)用表七、測(cè)驗(yàn)步驟：

1.開啟機(jī)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(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為95%的酒精對(duì)聚酰亞胺外觀舉行清洗（留神要戴上手套，以免對(duì)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(fù)電極之間，用萬(wàn)用表測(cè)量正負(fù)電極之間的接觸電阻（看是否連接導(dǎo)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(guān)閉腔體，開頭抽真空。

4.開啟電離規(guī)與電阻規(guī)總開關(guān)，當(dāng)電阻規(guī)示數(shù)約為1Pa時(shí)，關(guān)閉予閥，開啟底閥，并在電阻規(guī)示數(shù)接近2Pa時(shí)，關(guān)閉底閥，開啟予閥，重復(fù)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(shí)，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(shí)不再持續(xù)增加電流。在阻蒸電流為70A時(shí)穩(wěn)定1min后保持2-3min，看到電離規(guī)示數(shù)增大時(shí)，待其自動(dòng)減小，依次關(guān)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(cè)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(guān)閉腔門。

開啟機(jī)械泵舉行抽真空，待腔內(nèi)壓強(qiáng)低于5Pa時(shí)，開啟濺射電源，使電流在0.2A時(shí)維持輝光放電，約20min后關(guān)閉電源。依次關(guān)閉機(jī)械泵、開啟充氣閥、開啟真空腔體、取出基板舉行測(cè)試（如無(wú)人使用，那么關(guān)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(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量銅膜的阻值并作好記錄。

在100℃到180℃每隔10℃舉行一次測(cè)試。測(cè)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(wàn)用表在冷端測(cè)量熱電偶兩端的電壓。在加熱過程中會(huì)察覺電壓隨加熱時(shí)間先變大后邊小，記錄下最大的數(shù)值。測(cè)一個(gè)溫度后冷卻熱電偶，接著依次舉行測(cè)試（在測(cè)試前確定熱電偶的溫度冷卻至室溫），直至獲得全部的測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

《綜合課程設(shè)計(jì)A—薄膜溫度傳感器的制作》測(cè)驗(yàn)報(bào)告5/6八、測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析測(cè)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：

室溫T1：20℃銅條電阻：2.1kΩ鋁條電阻：3.7Ω表1電動(dòng)勢(shì)和溫差的變化關(guān)系溫度T2/℃100110120130140150160170180溫差(T2-T1)/℃8090100110120130140150160電動(dòng)勢(shì)/mV0.12760.14230.16430.18100.20540.21320.24530.28620.3213由此繪出電動(dòng)勢(shì)和溫差的變化關(guān)系圖電動(dòng)勢(shì)和溫差的變化關(guān)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(jì)算得：

-AC計(jì)算值測(cè)量值測(cè)量值，那么平均精度911AC=9iiiiyyy其中yi為直線擬合的電動(dòng)勢(shì)值,yi＇為實(shí)際測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)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(jié)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(yīng)不是太明顯。試驗(yàn)中銅條的電阻為2.1kΩ過大，會(huì)對(duì)輸出電壓有分壓作用，使測(cè)量電動(dòng)勢(shì)比實(shí)際值偏小，增加了測(cè)驗(yàn)誤差。

由熱電偶三大定律之一的中間溫度定律知，當(dāng)溫度較高時(shí)，熱由熱端向冷端分散加快，此時(shí)溫差變小，測(cè)量電動(dòng)勢(shì)會(huì)變低。

九、測(cè)驗(yàn)結(jié)論：

測(cè)驗(yàn)測(cè)得鋁-銅構(gòu)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(dòng)勢(shì)/mV溫差(T2-T1)/℃電動(dòng)勢(shì)與溫差關(guān)系圖《綜合課程設(shè)計(jì)A—薄膜溫度傳感器的制作》測(cè)驗(yàn)報(bào)告6/6造工業(yè)溫度計(jì)。

熱電偶工作優(yōu)點(diǎn)：

1.使用型號(hào)多，可用不同的材料組成電偶，測(cè)量范圍寬；

2.可以和屏蔽線合作使用，抗干擾才能強(qiáng)。

熱電偶工作缺點(diǎn)：

使用對(duì)比麻煩，一般需鏈接溫控儀，屏蔽線等，各種型號(hào)都需對(duì)應(yīng)使用，從而增加了本金。

十、總結(jié)及心得體會(huì)：

通過本次試驗(yàn)，親自操作了阻蒸箱式鍍膜機(jī)與濺射鍍膜機(jī)鍍膜的全部流程，進(jìn)一步鞏固了對(duì)測(cè)驗(yàn)儀器的使用技巧。同時(shí)了解了熱電偶的工作原理，對(duì)熱電偶測(cè)溫的工業(yè)應(yīng)用有了進(jìn)一步了解，拓寬了自己的學(xué)識(shí)面。

由于測(cè)量電動(dòng)勢(shì)時(shí)老師的監(jiān)視和指點(diǎn)，深刻記住了測(cè)量樣品時(shí)應(yīng)時(shí)刻理應(yīng)留神不要污染樣品，可能對(duì)測(cè)量精度有較大影響。

十一、對(duì)本測(cè)驗(yàn)過程及方法、手段的提升建議：

1.在做濺射前，理應(yīng)對(duì)靶及陽(yáng)極罩舉行檢查，裁減因使用時(shí)間多長(zhǎng)有膜的沉積對(duì)本次試驗(yàn)的影響；

2.在對(duì)熱電偶熱端舉行加熱測(cè)試后對(duì)冷端舉行冷卻時(shí)，可用少量酒精輕抹于冷端，可縮短冷段時(shí)間，提高測(cè)驗(yàn)效率；

3.萬(wàn)用表測(cè)量冷端電動(dòng)勢(shì)時(shí)，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(duì)萬(wàn)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?kù)o的環(huán)境下測(cè)試來裁減測(cè)驗(yàn)誤差；

4.在測(cè)量時(shí)也應(yīng)戴上一次性手套，以免對(duì)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(cè)量低真空？答：電離規(guī)是基于在確定條件下，待測(cè)氣體的壓力與氣體電離產(chǎn)生的離子流呈正比關(guān)系的原理制作的真空測(cè)量?jī)x器。由筒狀收集極，柵網(wǎng)和位于柵網(wǎng)中心的燈絲構(gòu)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(cè)量氣體壓強(qiáng)的真空計(jì)。假設(shè)電離規(guī)用于測(cè)量低真空，會(huì)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