DE102007023434A1 - Widerstandsthermometer - Google Patents
Widerstandsthermometer Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007023434A1 DE102007023434A1 DE102007023434A DE102007023434A DE102007023434A1 DE 102007023434 A1 DE102007023434 A1 DE 102007023434A1 DE 102007023434 A DE102007023434 A DE 102007023434A DE 102007023434 A DE102007023434 A DE 102007023434A DE 102007023434 A1 DE102007023434 A1 DE 102007023434A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- resistance thermometer
- substrate
- thermometer according
- resistance
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Widerstandsthermometer, mit mindestens einem Substrat (1) und mit mindestens einem Widerstandselement (4), welches auf dem Substrat (1) angeordnet ist. Die Erfindung beinhaltet, dass das Substrat (1) im Wesentlichen aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen größer als 10,5 ppm/K ist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Widerstandthermometer, mit mindestens einem Substrat, und mit mindestens einem Widerstandselement, welches auf dem Substrat angeordnet ist.
- Bekannt sind im Stand der Technik Temperaturmessgeräte, bei welchen der elektrische und von der Temperatur abhängige Widerstand eines Widerstandelements gemessen und ausgewertet wird. Für die Auswertung ist es erforderlich, dass die Temperatur-Widerstands-Kurve, d. h. die diesbezügliche Kennlinie des Elements bekannt ist.
- Bekannt sind insbesondere Widerstandselemente, welche mit Dünnschichttechniken auf ein elektrisch isolierendes Substrat aufgebracht werden. Die Dünnschicht besteht in der Regel aus Platin oder Nickel mit oder ohne Dotierung und das Substrat besteht zumeist aus Al2O3.
- Im Stand der Technik ist bereits die Auswirkung der Beschaffenheit des Substrats auf die Kennlinie des darauf befindlichen Widerstandselements bekannt. Den beiden Dokumenten
DE 43 00 084 A1 undDE 195 40 194 C1 lässt sich beispielsweise entnehmen, dass die Kennlinie des Widerstandsthermometers die gewünschten Eigenschaften aufweist, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient (TCE) des Substrats aus Magnesiumtitanat im Bereich zwischen 8,5 und 10,5 ppm/K liegt. - Bei den Ausgestaltungen des Standes der Technik hat das Substrat immer noch einen sehr großen Einfluss auf die Kennlinie bzw. auf den TCR-Wert, d. h. den Temperaturkoeffizienten des Widerstandsthermometers. Insbesondere ist es im Stand der Technik nicht möglich, den TCR-Wert des Widerstandsthermometers in die Nähe des Materials des Widerstandselements als Bulk-Material zu bringen. Bulk-Material bezieht sich auf einen Zustand eines Materials im Gegensatz zu Dünnschicht oder Pulverform und bedeutet, dass das Material in einer Form vorliegt, so dass es sich als unendlich große Menge in allen drei Dimensionen aus atomarer Sicht betrachten lässt. Beispielsweise ist es gemäß dem Stand der Technik praktisch nicht möglich, Platinmesswiderstände mit einem TCR-Wert im Bereich oberhalb 3900 ppm/K zu erzielen, wobei solche Werte typisch für gewickelte Messwiderstände aus reinem Platin sind. Weiterhin weicht die Form der Kennlinie auch bei Widerstandsthermometern mit niedrigeren TCR-Werten (typisch bei 3850 ppm/K) von der gemäß DIN IEC 751 vorgeschriebenen Form ab. Dies hat zur Folge, dass insbesondere bei breiteren Temperaturbereichen bzw. bei hohen Genauigkeitsanforderungen das vorgeschriebene Toleranzband verlassen wird. Weitere negative Effekte von mangelhafter Materialanpassung besteht in der Hysterese (Memory-Effekt) und in einer mangelhafte Langzeitstabilität der Messwerte.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Widerstandsthermometer anzugeben, dessen Temperaturkoeffizient (TCR) oberhalb von 3900 ppm/K liegt.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Substrat im Wesentlichen aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen größer als 10,5 ppm/K ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Substrat im Wesentlichen aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen größer als 11 ppm/K ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Substrat im Wesentlichen aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen zwischen 10,5 und 13,5 ppm/K liegt.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Widerstandselement mit einer Dünnschichttechnik auf dem Substrat aufgetragen ist. Beispiele für solche Dünnschichttechniken sind Sputtern oder Aufdampfen.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Widerstandselement im Wesentlichen aus Platin und/oder Nickel besteht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Widerstandselement frei von einer Fremdlegierung oder mit einer Fremdlegierung versehen ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Widerstandselement eine Schichtdicke zwischen 0,1 μm und 5 μm aufweist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine elektrisch isolierende Trennschicht vorgesehen ist, welche im Wesentlichen zwischen dem Widerstandselement und dem Substrat angeordnet ist. Der Aufbau des Widerstandsthermometers besteht somit zumindest aus Substrat-Trennschicht-Widerstandselement. Die Trennschicht ist vor allem dafür erforderlich, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem Substrat und der Widerstandselement zu verhindern.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrisch isolierende Trennschicht aus Glas, Keramik oder Glaskeramik besteht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die elektrisch isolierende Trennschicht eine Dicke zwischen 0,5 μm und 100 μm aufweist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrisch isolierende Trennschicht einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 0,4 und 8 ppm/K aufweist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine elektrisch isolierende Abdeckung vorgesehen ist, welche im Wesentlichen auf der von dem Substrat abgewandten Seite des Widerstandselements angeordnet ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrisch isolierende Abdeckung im Wesentlichen aus einem Glas, Keramik, Glaskeramik oder einer Polymerschicht besteht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die elektrisch isolierende Abdeckung eine Dicke zwischen 0,5 μm und 100 μm aufweist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Substrat im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht. Zirkoniumoxid (ZrO2) wird ab einer Temperatur oberhalb von 200°C elektrisch leitfähig, so dass die oben genannte Trennschicht zwischen dem Substrat und dem Widerstandselement vorteilhaft ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Dicke des Substrats zwischen 0,2 und 1,0 mm liegt. Solche dünnen Substrate, insbesondere aus Zirkoniumoxid haben beispielsweise die Vorteile, dass sie eine geringe Hysterese des Widerstandsthermometers mit sich bringen und auch zu einer verbesserten Kennlinie führen. Ein Substrat aus Zirkoniumoxid mit einer Dicke von 0,38 mm führt beispielsweise zu einem TCR-Wert von ungefähr 3913 ppm/K.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Substrat im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, dass die Dicke des Substrats zwischen 0,2 und 1,0 mm liegt, und dass die elektrisch isolierende Trennschicht im Wesentlichen zwischen dem Widerstandselement und dem Substrat angeordnet ist. Die Trennschicht verhindert den elektrischen Kontakt zwischen dem Substrat und dem Widerstandselement, was besonders wichtig ist, da Zirkonium ab einer Temperatur oberhalb von ca. 200°C elektrisch leitfähig wird. Vorteilhaft ist die Ausgestaltung, dass das Substrat im Wesentlichen aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen zwischen 10,5 und 13,5 ppm/K liegt. Die hier genannte Ausgestaltung bringt es mit sich, dass das Widerstandsthermometer einen Temperaturkoeffizienten oberhalb von 3900 ppm/K aufweist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Bestandteile des Widerstandsthermometers derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass der resultierende effektive Wärmeausdehnungskoeffizient (TCEeff) einem vorgebbaren Wert entspricht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der effektive Wärmeausdehnungskoeffizient (TCEeff) größer als oder gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Bulk-Metalls des Widerstandselements ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass der effektive Wärmeausdehnungskoeffizient (TCEeff) des Widerstandsthermometers im Wesentlichen durch folgende Form näherungsweise gegeben ist: wobei N die Anzahl der Bestandteile des Widerstandsthermometers ist, wobei die Laufzahl i die einzelnen Bestandteile bezeichnet, wobei TCEi den Wärmeausdehnungskoeffizienten, di die Dicke und Ei die Elastizität der einzelnen Bestandteile bezeichnet, und wobei Fi einen geometrischen Faktor zwischen 0 und 1 der einzelnen Bestandteile bezeichnet. Der geometrische Faktor berücksichtigt unter anderem die räumliche Anordnung der einzelnen Komponenten bzw. der einzelnen Schichten. Die Formel gibt dabei eine gewichtete Interpolation über das Widerstandsthermometer wieder.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der von dem Widerstandselement abgewandten Seite des Substrats mindestens eine innere Ausgleichsschicht vorgesehen ist. Die innere Ausgleichsschicht dient der Kompensation von Wärmeausdehnungseffekten der Trennschicht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die innere Ausgleichsschicht in Bezug auf eine durch die Temperatur verursachte Änderung der Ausdehnung im Wesentlichen gleich wie die Trennschicht beschaffen ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die innere Ausgleichsschicht im Wesentlichen aus dem gleichen Material wie die Trennschicht besteht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der von dem Widerstandselement abgewandten Seite des Substrats mindestens eine äußere Ausgleichsschicht vorgesehen ist. Die äußere Ausgleichsschicht dient der Kompensation von Wärmeausdehnungseffekten der Abdeckung.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die äußere Ausgleichsschicht auf der vom Substrat abgewandten Seite der inneren Ausgleichseinheit angeordnet ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die äußere Ausgleichsschicht in Bezug auf eine durch die Temperatur verursachte Änderung der Ausdehnung im Wesentlichen gleich wie die Abdeckung beschaffen ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die äußere Ausgleichsschicht in Wesentlichen aus dem gleichen Material wie die Abdeckung besteht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Abdeckung im Wesentlichen aus dem gleichem Material wie die Trennschicht besteht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Substrat im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, dass das Substrat eine Dicke zwischen 0,3 und 0,7 mm aufweist, dass das Widerstandselement im Wesentlichen aus Platin besteht, dass das Widerstandselement eine Dicke zwischen 0,45 und 2 μm aufweist, dass die Trennschicht eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist und im Wesentlichen aus einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K besteht, und dass die Abdeckung eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist und im Wesentlichen aus einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K besteht. Eine solche Anordnung führt dazu, dass der Temperaturkoeffizienten des Widerstandsthermometers zwischen 3910 und 3925 ppm/K liegt.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Substrat im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, dass das Substrat eine Dicke zwischen 0,3 und 0,7 mm aufweist, dass das Widerstandselement im Wesentlichen aus Platin mit mindestens einer Fremdlegierung besteht, dass das Widerstandselement eine Dicke zwischen 0,45 und 2 μm aufweist, dass die Trennschicht eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist und im Wesentlichen aus einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K besteht, und dass die Abdeckung eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist und im Wesentlichen aus einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K besteht. Eine solche Anordnung erzeugt einen Temperaturkoeffizienten des Widerstandsthermometers von 3850 ppm/K mit einer Kennlinie gemäß DIN IEC 751.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Substrat im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, dass das Substrat eine Dicke zwischen 0,3 und 0,7 mm aufweist, dass das Widerstandselement im Wesentlichen aus Nickel besteht, dass das Widerstandselement eine Dicke zwischen 0,3 und 2 μm aufweist, dass die Trennschicht eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist, dass die Trennschicht im Wesentlichen aus einer Glaskeramik besteht, dass die Trennschicht einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K aufweist, und dass die Abdeckung im Wesentlichen aus einem Polymer oder aus Glas besteht. Eine solche Anordnung bewirkt einen Temperaturkoeffizienten des Widerstandsthermometers zwischen 6700 und 6740 ppm/K.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Substrat im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, welches zwischen 3 Mol-% und 8 Mol-% mit Yttrium stabilisiert ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Substrat im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, welches zwischen 3 Mol-% und 11 Mol-% mit Scandium stabilisiert ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Substrat im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, welches zwischen 0,5 Mol-% und 4 Mol-% mit Magnesium stabilisiert ist.
- Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein erfindungsgemäßes Widerstandsthermometer. - In der
1 ist ein Schnitt durch ein schematisches Widerstandsthermometer dargestellt. Elektrische Kontakte, Gehäuse usw. sind somit nicht dargestellt. - Die Temperatur wird dabei durch Auswertung des elektrischen Widerstandes ermittelt. Hierfür ist Wissen über die Kennlinie des Widerstandsthermometers erforderlich.
- Das Widerstandsthermometer oder allgemein der Temperatursensor besteht hier aus einem Substrat
1 , auf welchem eine elektrisch isolierende Trennschicht2 aufgebracht. Oberhalb der Trennschicht2 befindet sich das Widerstandselement4 , welches der eigentlichen Messung dient. Dabei handelt es sich um eine Metallschicht, welche eine passende Struktur, z. B. ein Mäandermuster aufweist und durch Dünnschicht- oder Dickschichttechniken aufgebracht wird. Die Trennschicht2 ist insbesondere für den Fall vorteilhaft, dass das Substrat aus Zirkoniumoxid (ZrO2) besteht, welches bei einer Temperatur oberhalb von 200°C elektrisch leitend wird. D. h. die Trennschicht2 verhindert den direkten elektrischen Kontakt zwischen dem ggf. leitenden Substrat1 und dem Widerstandselement4 , welches hier insbesondere als Schicht ausgestaltet und verstanden wird. Oberhalb des Widerstandselements ist eine Abdeckung5 vorgesehen, welche u. a. der Passivierung und allgemein dem Schutz der Metallschicht des Widerstandselements4 dient. - In der hier gezeigten Darstellung sind weiterhin eine innere
3 und eine äußere Ausgleichsschicht6 vorgesehen, welche jeweils die durch die Temperatur bedingten Ausdehnungsänderungen der Trennschicht2 bzw. der Abdeckung5 kompensieren. Dafür weisen die Ausgleichsschichten3 ,6 in Bezug auf die thermischen Ausdehnungseigenschaften im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie die Trennschicht2 bzw. die Abdeckung5 auf. Vorzugsweise besteht die innere Ausgleichsschicht aus dem gleichen Material wie die Trennschicht2 und weisen beide Schichten2 ,5 die gleiche Dimensionierung auf. Entsprechendes gilt für die äußere Ausgleichsschicht6 und die Abdeckung5 . - Das hier gezeigte Widerstandsthermometer besteht somit insgesamt aus
6 Schichten. Für das weitere Verständnis seien diese wie folgt nummeriert:
1 : Substrat;2 : Trennschicht;3 : innere Ausgleichsschicht;4 : Widerstandselement;5 : Abdeckung und6 : äußere Ausgleichsschicht. Jeder dieser Schichten weist eine Dicke di, ein Elastizitätsmodul Ei und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten TCEi auf. Weiterhin sei jede Schicht durch einen geometrische Formfaktor Fi zwischen 0 und 1 gekennzeichnet, welcher die räumliche Anordnung der einzelnen Schichten berücksichtigt. Aus diesen Größen ergibt sich näherungsweise der effektive Wärmeausdehnungskoeffizient TCEeff der gesamten Anordnung, also des gesamten Widerstandsthermometers zu: - Dabei sollte insbesondere gelten, dass TCEeff >= TCEBulk-Metall des Materials des Widerstandselements
4 als Bulk-Metall, der Wärmeausdehnungskoeffizient TCEeff des Widerstandsthermometers sollte größer als oder gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizient TCEBulk_Metall des Materials des Widerstandselements4 als Bulk-Metall sein. - Dabei bezieht sich in der obigen Formel die Laufzahl i auf die einzelnen Schichten. N ist im gezeigten Fall gleich 6.
- Ausgehend von dieser Formel lässt sich dann das Thermometer passend zum erforderlichen Temperaturkoeffizienten des Widerstandsthermometers dimensionieren.
- Insbesondere hat sich gezeigt, dass der Temperaturkoeffizient des Widerstandsthermometers mit der Schichtdicke des Substrats
1 zunimmt, wobei eine Erhöhung der Dicke der Trennschicht2 den Temperaturkoeffizienten wiederum verkleinert. -
- 1
- Substrat
- 2
- Trennschicht
- 3
- Innere Ausgleichsschicht
- 4
- Widerstandselement
- 5
- Abdeckung
- 6
- Äußere Ausgleichsschicht
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4300084 A1 [0004]
- - DE 19540194 C1 [0004]
Claims (34)
- Widerstandthermometer, mit mindestens einem Substrat (
1 ), und mit mindestens einem Widerstandselement (4 ), welches auf dem Substrat (1 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1 ) im Wesentlichen aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen größer als 10,5 ppm/K ist. - Widerstandthermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen größer als 11 ppm/K ist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen zwischen 10,5 und 13,5 ppm/K liegt. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (
4 ) mit einer Dünnschichttechnik auf dem Substrat aufgetragen ist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (
4 ) im Wesentlichen aus Platin und/oder Nickel besteht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (
4 ) frei von einer Fremdlegierung oder mit einer Fremdlegierung versehen ist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (
4 ) eine Schichtdicke zwischen 0,1 μm und 5 μm aufweist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrisch isolierende Trennschicht (
2 ) vorgesehen ist, welche im Wesentlichen zwischen dem Widerstandselement (4 ) und dem Substrat (1 ) angeordnet ist. - Widerstandthermometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Trennschicht (
2 ) aus Glas, Keramik oder Glaskeramik besteht. - Widerstandthermometer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Trennschicht (
2 ) eine Dicke zwischen 0,5 μm und 100 μm aufweist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Trennschicht (
2 ) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 0,4 und 8 ppm/K aufweist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrisch isolierende Abdeckung (
5 ) vorgesehen ist, welche im Wesentlichen auf der von dem Substrat (1 ) abgewandten Seite des Widerstandselements (4 ) angeordnet ist. - Widerstandthermometer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Abdeckung (
5 ) im Wesentlichen aus einem Glas, Keramik, Glaskeramik oder einer Polymerschicht besteht. - Widerstandthermometer nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Abdeckung (
5 ) eine Dicke zwischen 0,5 μm und 100 μm aufweist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Substrats (
1 ) zwischen 0,2 und 1,0 mm liegt. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, dass die Dicke des Substrats (1 ) zwischen 0,2 und 1,0 mm liegt, und dass die elektrisch isolierende Trennschicht (2 ) im Wesentlichen zwischen dem Widerstandselement (4 ) und dem Substrat (1 ) angeordnet ist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile (
1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ) des Widerstandsthermometers derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass der resultierende effektive Wärmeausdehnungskoeffizient (TCEeff) einem vorgebbaren Wert entspricht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der effektive Wärmeausdehnungskoeffizient (TCEeff) größer als oder gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Bulk-Metalls des Widerstandselements (
4 ) ist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der effektive Wärmeausdehnungskoeffizient (TCEeff) des Widerstandsthermometers im Wesentlichen durch folgende Form näherungsweise gegeben ist: wobei N die Anzahl der Bestandteile (
1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ) des Widerstandsthermometers ist, wobei die Laufzahl i die einzelnen Bestandteile (1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ) bezeichnet, wobei TCEi den Wärmeausdehnungskoeffizienten, di die Dicke und Ei die Elastizität der einzelnen Bestandteile (1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ) bezeichnet, und wobei Fi einen geometrischen Faktor zwischen 0 und 1 der einzelnen Bestandteile (1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ) bezeichnet. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von dem Widerstandselement (
4 ) abgewandten Seite des Substrats (1 ) mindestens eine innere Ausgleichsschicht (3 ) vorgesehen ist. - Widerstandthermometer nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Ausgleichsschicht (
3 ) in Bezug auf eine durch die Temperatur verursachte Änderung der Ausdehnung im Wesentlichen gleich wie die Trennschicht (2 ) beschaffen ist. - Widerstandthermometer nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Ausgleichsschicht (
3 ) im Wesentlichen aus dem gleichen Material wie die Trennschicht (2 ) besteht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von dem Widerstandselement (
4 ) abgewandten Seite des Substrats (1 ) mindestens eine äußere Ausgleichsschicht (6 ) vorgesehen ist. - Widerstandthermometer nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ausgleichsschicht (
6 ) auf der vom Substrat (1 ) abgewandten Seite der inneren Ausgleichseinheit (3 ) angeordnet ist. - Widerstandthermometer nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ausgleichsschicht (
6 ) in Bezug auf eine durch die Temperatur verursachte Änderung der Ausdehnung im Wesentlichen gleich wie die Abdeckung (5 ) beschaffen ist. - Widerstandthermometer nach Anspruch 24, 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ausgleichsschicht (
6 ) in Wesentlichen aus dem gleichen Material wie die Abdeckung (5 ) besteht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (
5 ) im Wesentlichen aus dem gleichem Material wie die Trennschicht (2 ) besteht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, dass das Substrat (1 ) eine Dicke zwischen 0,3 und 0,7 mm aufweist, dass das Widerstandselement (4 ) im Wesentlichen aus Platin besteht, dass das Widerstandselement (4 ) eine Dicke zwischen 0,45 und 2 μm aufweist, dass die Trennschicht (2 ) eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist und im Wesentlichen aus einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K besteht, und dass die Abdeckung (5 ) eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist und im Wesentlichen aus einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K besteht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, dass das Substrat (1 ) eine Dicke zwischen 0,3 und 0,7 mm aufweist, dass das Widerstandselement (4 ) im Wesentlichen aus Platin mit mindestens einer Fremdlegierung besteht, dass das Widerstandselement (4 ) eine Dicke zwischen 0,45 und 2 μm aufweist, dass die Trennschicht (2 ) eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist und im Wesentlichen aus einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K besteht, und dass die Abdeckung (5 ) eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist und im Wesentlichen aus einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K besteht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, dass das Substrat (1 ) eine Dicke zwischen 0,3 und 0,7 mm aufweist, dass das Widerstandselement (4 ) im Wesentlichen aus Nickel besteht, dass das Widerstandselement (4 ) eine Dicke zwischen 0,3 und 2 μm aufweist, dass die Trennschicht (2 ) eine Dicke zwischen 5 und 40 μm aufweist, dass die Trennschicht (2 ) im Wesentlichen aus einer Glaskeramik besteht, dass die Trennschicht (2 ) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 6 und 7,5 ppm/K aufweist, und dass die Abdeckung (5 ) im Wesentlichen aus einem Polymer oder aus Glas besteht. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, welches zwischen 3 Mol-% und 8 Mol-% mit Yttrium stabilisiert ist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, welches zwischen 3 Mol-% und 11 Mol-% mit Scandium stabilisiert ist. - Widerstandthermometer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
1 ) im Wesentlichen aus Zirkoniumoxid besteht, welches zwischen 0,5 Mol-% und 4 Mol-% mit Magnesium stabilisiert ist.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007023434.3A DE102007023434B4 (de) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | Widerstandsthermometer |
PCT/EP2008/055748 WO2008138887A1 (de) | 2007-05-16 | 2008-05-09 | Widerstandsthermometer |
EP17167473.2A EP3327415B1 (de) | 2007-05-16 | 2008-05-09 | Widerstandsthermometer |
RU2009146542/28A RU2426975C1 (ru) | 2007-05-16 | 2008-05-09 | Резистивный термометр |
US12/451,463 US8106740B2 (en) | 2007-05-16 | 2008-05-09 | Resistance thermometer |
EP08750232.4A EP2145166B8 (de) | 2007-05-16 | 2008-05-09 | Widerstandsthermometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007023434.3A DE102007023434B4 (de) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | Widerstandsthermometer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007023434A1 true DE102007023434A1 (de) | 2008-11-20 |
DE102007023434B4 DE102007023434B4 (de) | 2017-07-06 |
Family
ID=39739589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007023434.3A Expired - Fee Related DE102007023434B4 (de) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | Widerstandsthermometer |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8106740B2 (de) |
EP (2) | EP3327415B1 (de) |
DE (1) | DE102007023434B4 (de) |
RU (1) | RU2426975C1 (de) |
WO (1) | WO2008138887A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010089024A3 (de) * | 2009-02-06 | 2010-11-25 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Widerstandsthermometer mit nichtleitfähigem zirconiumdioxid |
WO2014063877A2 (de) * | 2012-10-25 | 2014-05-01 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Hochtemperaturchip mit hoher stabilität |
DE102016106675B3 (de) * | 2016-04-12 | 2017-08-24 | Innovative Sensor Technology Ist Ag | Dünnschichtsensorelement für ein Widerstandsthermometer |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6404726B2 (ja) * | 2014-03-07 | 2018-10-17 | 日本特殊陶業株式会社 | 感温素子及び温度センサ |
DE102014104219B4 (de) | 2014-03-26 | 2019-09-12 | Heraeus Nexensos Gmbh | Keramikträger sowie Sensorelement, Heizelement und Sensormodul jeweils mit einem Keramikträger und Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers |
DE102015223951B4 (de) * | 2015-12-01 | 2022-12-01 | TE Connectivity Sensors Germany GmbH | Substrat für eine Sensoranordnung für ein Widerstandsthermometer, Sensoranordnung und Widerstandsthermometer |
DE102015223950A1 (de) * | 2015-12-01 | 2017-06-01 | TE Connectivity Sensors Germany GmbH | Substrat für eine Sensoranordnung für ein Widerstandsthermometer, Sensoranordnung, Widerstandsthermometer und Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrats |
DE102018110889A1 (de) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Koa Corporation | Temperatursensor-Element |
CN109446712B (zh) * | 2018-11-12 | 2020-09-11 | 广东电网有限责任公司 | 温度计算方法及装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2507731B2 (de) * | 1975-02-22 | 1977-04-14 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt | Messwiderstand fuer widerstandsthermometer und verfahren zu seiner herstellung |
DE3806156A1 (de) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Fluke Mfg Co John | Verbundwiderstand und verfahren zu dessen herstellung |
DE4026061C1 (de) * | 1990-08-17 | 1992-02-13 | Heraeus Sensor Gmbh, 6450 Hanau, De | |
DE4300084A1 (de) | 1993-01-06 | 1994-07-07 | Heraeus Sensor Gmbh | Widerstandsthermometer mit einem Meßwiderstand |
DE19540194C1 (de) | 1995-10-30 | 1997-02-20 | Heraeus Sensor Gmbh | Widerstandsthermometer aus einem Metall der Platingruppe |
US5896081A (en) * | 1997-06-10 | 1999-04-20 | Cyntec Company | Resistance temperature detector (RTD) formed with a surface-mount-device (SMD) structure |
DE19848524C1 (de) * | 1998-10-21 | 1999-12-16 | Dresden Ev Inst Festkoerper | Verfahren zur Herstellung hochintegrationsfähiger Platin-Dünnschichtwiderstände |
DE19805531C1 (de) * | 1998-02-05 | 2000-12-14 | Opto Tech Corp | Verfahren zum Herstellen eines Messelements für Platin-Widerstandsthermometer |
DE10208533B4 (de) * | 2002-02-27 | 2005-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Abgleichen des Widerstandes einer Widerstandsbahn |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1408513A (en) * | 1972-08-18 | 1975-10-01 | Degussa | Resistance thermometer |
US4722609A (en) * | 1985-05-28 | 1988-02-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High frequency response multilayer heat flux gauge configuration |
JPH0258304A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜白金温度センサ |
DE4020383C2 (de) * | 1990-06-27 | 1999-04-01 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Schutz von Katalysatoren für die Abgasreinigung sowie Wärmetönungssensor zur Durchführung des Verfahrens |
JPH04265828A (ja) * | 1991-02-20 | 1992-09-22 | Murata Mfg Co Ltd | 白金温度センサ |
DE19757258C2 (de) * | 1997-12-23 | 2001-02-08 | Heraeus Electro Nite Int | Sensor mit temperaturabhängigem Meßwiderstand und dessen Verwendung zur Temperaturmessung |
EP0973020B1 (de) * | 1998-07-16 | 2009-06-03 | EPIQ Sensor-Nite N.V. | Elektrischer Temperatur-Sensor mit Mehrfachschicht |
DE19934109C1 (de) * | 1999-07-21 | 2001-04-05 | Bosch Gmbh Robert | Temperaturfühler und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE10065723A1 (de) * | 2000-12-29 | 2002-07-04 | Bosch Gmbh Robert | Anordnung zur Temperaturmessung und -regelung |
JP3699703B2 (ja) * | 2002-11-06 | 2005-09-28 | 三菱電機株式会社 | 発熱構造体および熱式センサ |
JP4356867B2 (ja) * | 2003-02-05 | 2009-11-04 | 株式会社山武 | 温度センサ |
-
2007
- 2007-05-16 DE DE102007023434.3A patent/DE102007023434B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-05-09 WO PCT/EP2008/055748 patent/WO2008138887A1/de active Application Filing
- 2008-05-09 EP EP17167473.2A patent/EP3327415B1/de active Active
- 2008-05-09 US US12/451,463 patent/US8106740B2/en active Active
- 2008-05-09 EP EP08750232.4A patent/EP2145166B8/de active Active
- 2008-05-09 RU RU2009146542/28A patent/RU2426975C1/ru active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2507731B2 (de) * | 1975-02-22 | 1977-04-14 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt | Messwiderstand fuer widerstandsthermometer und verfahren zu seiner herstellung |
DE3806156A1 (de) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Fluke Mfg Co John | Verbundwiderstand und verfahren zu dessen herstellung |
DE4026061C1 (de) * | 1990-08-17 | 1992-02-13 | Heraeus Sensor Gmbh, 6450 Hanau, De | |
DE4300084A1 (de) | 1993-01-06 | 1994-07-07 | Heraeus Sensor Gmbh | Widerstandsthermometer mit einem Meßwiderstand |
DE19540194C1 (de) | 1995-10-30 | 1997-02-20 | Heraeus Sensor Gmbh | Widerstandsthermometer aus einem Metall der Platingruppe |
US5896081A (en) * | 1997-06-10 | 1999-04-20 | Cyntec Company | Resistance temperature detector (RTD) formed with a surface-mount-device (SMD) structure |
DE19805531C1 (de) * | 1998-02-05 | 2000-12-14 | Opto Tech Corp | Verfahren zum Herstellen eines Messelements für Platin-Widerstandsthermometer |
DE19848524C1 (de) * | 1998-10-21 | 1999-12-16 | Dresden Ev Inst Festkoerper | Verfahren zur Herstellung hochintegrationsfähiger Platin-Dünnschichtwiderstände |
DE10208533B4 (de) * | 2002-02-27 | 2005-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Abgleichen des Widerstandes einer Widerstandsbahn |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010089024A3 (de) * | 2009-02-06 | 2010-11-25 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Widerstandsthermometer mit nichtleitfähigem zirconiumdioxid |
US8730002B2 (en) | 2009-02-06 | 2014-05-20 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Non-conducting zirconium dioxide |
WO2014063877A2 (de) * | 2012-10-25 | 2014-05-01 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Hochtemperaturchip mit hoher stabilität |
WO2014063877A3 (de) * | 2012-10-25 | 2014-10-23 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Hochtemperaturchip mit hoher stabilität |
US9829390B2 (en) | 2012-10-25 | 2017-11-28 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | High-temperature chip with high stability |
DE102016106675B3 (de) * | 2016-04-12 | 2017-08-24 | Innovative Sensor Technology Ist Ag | Dünnschichtsensorelement für ein Widerstandsthermometer |
WO2017178463A1 (de) | 2016-04-12 | 2017-10-19 | Innovative Sensor Technology Ist Ag | Dünnschichtsensorelement für ein widerstandsthermometer |
US10809136B2 (en) | 2016-04-12 | 2020-10-20 | Innovative Sensor Technology Ist Ag | Thin film sensor element for a resistance thermometer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2145166B8 (de) | 2017-08-23 |
EP3327415A1 (de) | 2018-05-30 |
US8106740B2 (en) | 2012-01-31 |
DE102007023434B4 (de) | 2017-07-06 |
WO2008138887A1 (de) | 2008-11-20 |
US20100117784A1 (en) | 2010-05-13 |
EP3327415B1 (de) | 2019-04-10 |
EP2145166A1 (de) | 2010-01-20 |
RU2426975C1 (ru) | 2011-08-20 |
EP2145166B1 (de) | 2017-07-05 |
RU2009146542A (ru) | 2011-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3327415B1 (de) | Widerstandsthermometer | |
DE4035371C2 (de) | Kapazitiver Feuchtesensor | |
EP0451636B1 (de) | Dehnungsmessstreifen und Messgrössenaufnehmer mit derartigen Dehnungsmessstreifen | |
EP2904363B1 (de) | Drucksensor mit deckschicht | |
EP2089696B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Sensors und nach diesem Verfahren hergestellter Sensor | |
EP1144968B1 (de) | Platintemperatursensor und herstellungsverfahren für denselben | |
DE102009007940A1 (de) | Nichtleitfähiges Zirkonoxid | |
DE102012112575A1 (de) | Sensorelement, Thermometer sowie Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur | |
AT403851B (de) | Widerstandsthermometer mit einem messwiderstand | |
DE102005060106B4 (de) | Präzisionskraftaufnehmer mit Dehnungsmesselementen | |
DE2029065A1 (de) | Elektrisches Widerstandsthermometer | |
AT515945A4 (de) | Sensorelement | |
EP3642583B1 (de) | Schichtwiderstand und dünnfilmsensor | |
DE102016106675B3 (de) | Dünnschichtsensorelement für ein Widerstandsthermometer | |
DE102019201167A1 (de) | Thermischer erfassungssensor | |
EP3613065B1 (de) | Schichtwiderstand und dünnfilmsensor | |
WO2009016013A1 (de) | Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung einer prozessgrösse | |
DE102005047535B4 (de) | Verwendung eines Hochtemperatur-Drucksensors in einem Triebwerkselement | |
DE102009027733A1 (de) | Sensorelement zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Messgröße | |
DE102012112574A1 (de) | Sensorelement, Thermometer sowie Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur | |
DE102017104162A1 (de) | Sensorelement und thermischer Strömungssensor zur Bestimmung einer physikalischen Größe eines Messmediums | |
AT405688B (de) | Widerstandsthermometer mit einem messwiderstand | |
DE4228999C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von temperaturabhängigen elektrischen Bauelementen, insbesondere Heißleitern |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20140430 |
|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01K0007160000 Ipc: G01K0007180000 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |