热电检测器件

MAX3855冷端补偿热电偶至数字输出转换器概述MAX31855具有冷端补偿，将K、J、N、T或E型热电偶信号转换成数字量(如果使用S和R 型热电偶，请联系工厂)。

器件输出14位带符号数据，通过SPI TM 兼容接口、以只读格式输出。

转换器的温度分辨率为0.25℃，最高温度读数为+1800℃，最低温度读数为-270℃，对于K型热电偶，温度范围为-200℃至+700℃，保持±2℃精度。

对于整个量程范围的精度及其它类型的热电偶，请参考ThermalCharacteristics 规格。

应用工业电器设备HVAC 汽车特性S 冷端补偿S 14位、0.25℃分辨率S 提供K、J、N、T和E型热电偶器件版本(如果使用S和R型热电偶，请联系工厂) (见表1) S 简单的SPI兼容接口(只读)S 检测热电偶对GND或V CC 短路S 检测热电偶开路典型应用电路SPI是Motorola，Inc.的商标。

对于价格，供货及订购信息，请联络Maxim在1-888-629-4642，或访问Maxim的网站。

绝对最大额定值范围电源电压范围（VCC和GND）..................-0.3V to +4.0V所有其他引脚............................................-0.3V到（V CC+ 0.3V）连续功率耗散（T A =+70℃）SO（减免5.9mW/ ℃以上+70℃）.......................470.6mWESD保护（所有引脚，人体模型）.............±2000kV工作温度范围........................-40℃至+125°C连接点温度................................................ .....+150°C存储温度范围..........................-65℃至+150°清除温度（焊接，10秒） (300)焊接温度（回流） (260)强调超出“绝对最大额定值”，即可能对器件造成永久性损坏。

B 半导体对光的吸收:半导体受光照射时，一质型半导体光敏电阻。

部分光被反射，一部分光被吸收。

半导体对光G 光敏电阻的相对光电导随温度升高而降低，的吸收可分为 : 本征吸收，杂质吸收，激子吸光电响应受温度影响较大收，自由载流子吸收和晶格吸收。

能引起光G 光敏电阻结构设计的基本原则：为了提高光电效应的有：本征吸收、杂质吸收。

敏电阻的光电导灵敏度Sg，要尽可能地缩短B 本征半导体光敏电阻常用于可见光波段的光敏电阻两电极间的距离L 。

测探，而杂质型半导体光敏电阻常用于红外波G 光敏电阻的基本特性：光电特性，时间响应，段甚至于远红外波段辐射的探测。

光谱响应，伏安特性，噪声特性。

B 半导体激光器发光原理：受激辐射、粒子数G 光敏电阻的光电特性：随光照量的变化，电反转和谐振。

导变化越大的光敏电阻就越灵敏。

C 粗光栅和细光栅：栅距d大于波长λ的叫粗G 光敏电阻的噪声特性：热噪声、产生复合噪光栅，栅距 d 接近于波长λ的叫细光栅。

声、低频噪声。

热噪声：光敏电阻内的载流子C 由于电子的迁移率远大于空穴的迁移率，因热运动产生的噪声。

低频噪声：是光敏电阻再此 N 型 CCD 比 P 型 CCD 的工作频率高很多。

骗置电压作用下会产生信号光电流，由于光敏D 丹倍效应：由于载流子迁移率的差别产生受层内微粒的不均匀，会产生微火花电爆放电现照面与遮蔽面之间的伏特现象。

象，这种微火花放电引起的电爆脉冲就是低频F 发生本征吸收的条件:光子能量必须大于半噪声的来源。

导体的禁带宽度 Eg G 光敏电阻的光谱响应：光敏电阻的电流灵敏F 辐射源：一般由光源及其电源组成，是将电度与波长的关系 .决定因素 : 主要有光敏材料禁能转化成光能的系统。

带宽度 ,杂质电离能 ,材料掺杂比与掺杂浓度等F 发光效率：由内部与外部量子效率决定。

G 光敏电阻的设计的三种基本结构：梳状，蛇F 发光光谱：LED发出光的相对强度随波长形，刻线结构。

变化的分布曲线。

电子设备的可靠性、寿命与温度紧密相关。

电路板，尤其是功率电路的发热受设计、器件选型、散热设计、生产工艺等因素影响，需要大量测试与优化，以保证推向市场的产品性能稳定。

电路板发热电路板会发热, 除了导线有电阻值的原因其它的原因还有：1. 元器件功率问题：元器件本身的功率承载能力。

功率承载能力小了，元器件就会发热，其热量也会传导到电路板上来。

2. 电路板设计问题：电路板上的大电流线路设计不合理。

比如铜箔的总截面积小于每平方毫米3安培的载流量。

3. 布局问题：电路板的散热条件和环境不佳。

比如太靠近一些发热或散热器件，没有设置必要的通风道或电路板整个被密封了，故无法散热，热量会慢慢积蓄而导致电路板发热。

4. 功耗与散热问题：电路板的总功耗余量取值偏小。

尤其的承载功率功能的电路板，其功耗余量的取值最好在2.5-3倍左右。

必要的时候还可增加散热风扇。

5. 故障问题：出现短路、元器件损坏或焊反、虚焊、接触不良等情况。

关于云热像云热像，是以热像技术为基础，以现场设备为核心，通过物联网与云存储实现设备运行数据的采集与集中管理，借助前置智能与结构化数据实现现场智能诊断与趋势预测，实现降低设备运维成本，提高运维效率与质量的目的智能热像系统。

云热像是智慧运维的重要组成部门，在打造智慧工厂、智慧楼宇、智慧公共设施等领域发挥越来越重要的作用。

客户需要解决什么问题？￭合理布置器件：大功率器件发热严重，合理布置这些器件能平衡热负载。

￭发现过热器件：器件选型标号不匹配，长期过热工作，“短板效应”导致整个电路板提前失效。

￭虚焊短焊：接触不良会引起莫名其妙的故障，增加售后成本。

￭散热优化：定位热负荷区域，评估现有散热设计效果，制定优化改进措施。

￭短路：设计的大忌。

当前有哪些解决方案及其弊端？热电偶与数采￭将热电偶接触到元器件上，通过多通道数采采集温度。

采用这种方式测温较准确，但也有很多不便：￭按照规范将热电偶布设到器件上（涂导热胶、紧密接触、黏贴等）耗时费力，效率低；￭破坏了器件本身的热场分布，尤其是小尺寸元器件；￭热电偶有温度惯性，采集的温度和实际温度有滞后；￭通道数量有限，靠经验选择布点位置，有大量检测盲区；￭某些PCB板带有危害人身的电压电流，可能威胁人身安全；红外测温枪￭红外测温枪使用方便，但问题也很多：￭只能测单个温度，凭经验选择少量测试点，有大量盲区；￭不能分析温度变化趋势；￭不能同时测试多个点，数据同步性差；￭数据不能存储，要手写记录；热像仪产品如何帮助客户解决问题及优势￭我司科研系列热像仪单张热像图即采集110592个温度值，可一次性采集整个电路板的温度数据并保存，高效率无盲区的获取温度值。

光电检测技术期末考试题库试卷四参考答案一单项选择题（每小题2分,共40分）1．PN结光生伏特效应( A ).A. 空穴集中的P区结表面； B . 空穴集中的N区；C. 空穴集中的P区外表面；D. 空穴集中的N区外表面.2．基尔霍夫定律为（ D ）。

A. σT 4B. σT2C. Tλm＝BD. α(λ,T)= ε(λ,T)3．辐射量是光度度量的（ D ）倍．A.683B. V（λ）C.683V（λ） D . 1/683 V（λ）4. 太阳光经过大气，其中100nm～200nm的光被（ A ）吸收.A．氧分子B．臭氧C．二氧化碳D．氮原子5．下列光源中，最佳的彩色摄影用光源是（ A ）．A．白炽灯B．钠灯C．高压汞灯D．汞氙灯6. 氙灯是一种( A ).A.气体光源B. 热光源C. 冷光源D. 激光光源7. 充气白炽灯主要充入（ B ）.A. 氢气B. 氯化碘C. 氖气D. 氪气8．某一干涉测振仪的最高频率为20 MHz，选用探测器的时间常数应小于多少？( A ).A. 8×10-9sB. 6×10-8sC. 3×10-7sD. 4×10-5s 9．光电池电流滞后于光照，属于光电池的( A )特性：A. 频率;B. 伏安;C. 光谱;D. 温度．10．发光二极管的工作条件是( B ).A．加热 B. 加正向偏置 C. 加反向偏置D. 加光照11．EBCCD表示的是（ C ）CCD．A. 增强型;B. 时间延迟型;C. 电子轰击模式;D. 红外．12. Ag－O－Cs 材料，主要用于( A )变像管光阴极．A. 红外B. 紫外C. 可见D. X射线13. 辐通量相同时，光通量较大的光的波长是（ A ）nm．A.555B.590C.620D.78014. ZnS的发光是( D ) :A. 自发辐射B.受激辐射C. 热辐射D.电致发光15．半导体中受主能级的位置位于（ A ）.A. 禁带低B. 禁带顶C. 导带顶D. 价带低16．下面哪个不属于摄像管的功能( D ).A. 光电变换B. 电荷积累C. 扫描输出D. 信号变换17．波长为40μm的波属于（ B ）．A. 中红外线B. 太赫兹波C. 可见光D. 无线电波18．结型光电器件与三极管连接，保证放大，要接在( A ).A.基射极间正偏B. 基集极间正偏C. 基射极间反偏D. 基集极间正偏19．属于激光光放大的器件是（ A ）.A. LDB. LEDC. CCDD. PMT20．目前最好反隐身战术主要通过( B )来实现.A．红外技术B．微波技术C．THz技术D．微光技术二、多项选择题（每题2分，共10分）1．结型红外探测器件种类有（ABCDE ）。

光电检测技术特点：①便于数字化和智能化②检测精度高，速度快③非接触式检测④遥测遥控。

光电检测系统组成框图：辐射源-光学系统-光电系统-电子学系统-运算机系统。

光电检测技术：采用不同的手腕和方式获取信息，运用光电技术的方式来查验和处置信息，从而实现各类几何量和物理量的测量。

光电效应：因光照而引发物体电学特性的改变的现象。

内光电效应：被光激发所产生的载流子仍在物质内部运动，是物质的电导率发生转变或产生光生电动势的现象。

外光电效应：被光激发产生的电视逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。

半导体对光的吸收：本征吸收，杂质吸收，激子吸收，自由载流子吸收，晶格吸收。

能引发光电效应的有：本征吸收和杂质吸收由半导体价带电子吸收光子能量跃迁入导带产生电子-空穴的现象为本征吸收。

光电导效应：半导体受光照后，其内部产生光生载流子，是半导体中载流子数量显著增加而电阻减小的现象。

光敏电阻：具有光电导材料制成的随入射光气宇转变的器件。

原理：在两头加上电压，有电流通过，改变光气宇，电流改变，说明电阻随光气宇转变。

分类：本征半导体光敏电阻，杂质型半导体光敏电阻。

光敏电阻的大体特性:①光电特性：随光气宇转变电导转变越大越灵敏②伏安特性③温度特性：光电导随温度升高而下降光电响应特性受温度影响大④时刻响应：比其他光电器件差，频率响应低，具有特殊性⑤噪声特性⑥光谱响应：电流灵敏度与波长的关系光敏电阻长处:①灵敏度高②工作电流大③光谱响应范围宽④非线性动态范围与所测光强范围宽⑤无极性而利用方便⑥寿命长价钱低。

缺点：①响应时刻长②频率特性差③强光线性差④受温度影响大。

光敏二极管：工作原理：PN结中原子产生本征吸收，激发原子—空穴对，在电场作用下，形成反向的电流。

光电二极管特性参数：①光谱响应②频率响应③时刻响应④噪声⑤温度特性PIN光敏二极管的结构：分三层，即P型半导体和N型半导体之间夹着较厚的本征半导体I层，它是用高阻N型硅片做I层，然后把它的两面别离作N+和P+杂质扩散，在两面制成欧姆接触而取得PIN光电二极管。

热电偶测温性能实验报告传感器大作业——热电偶测温性能实验X x 机电高等专科学校传感检测与测量仪器期末作业系部:电子通信工程系专业:班级:组名:指导老师:日期: 应用电子技术应电113班第15组王建玲2013年5月27日实验三十五热电偶测温性能实验一、实验目的:了解热电偶测量温度的性能与应用范围。

二、基本原理:当两种不同的金属组成回路，如两个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。

温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测到被测温度值，温度低的接点就称为冷端(也称自由端)，冷端可以是室温或经补偿后的0?或25?.三、需用器件或单元:热电偶,型、,型、温度测量控制仪、数显单元(主控台电压表)、直流稳压电源?,,,。

四、实验步骤:1.在温度控制仪上选择控制方式为内控方式，将,型、,型热电偶插到温度测量控制仪的插孔中，,型的自由端接到温度控制仪上标有传感器字样的插孔中。

2.从主控箱上将?,,,电压、地接到温度模块上，并将,,、,,两端短接同时接地，打开主控箱电源开关，将模块上的,o2与主控箱显表单元上的的,i相接，将,w2旋至中央位置，调节,w3使数显电压表显示为零，设定温度控制仪上的温度仪表控制温度,,,,?。

3.去掉,,、,,接地线及连线，将,型热电偶的自由端与温度模块的放大器,,、,,相接，打开主控箱电源开关，将模块上的,o2与主控箱数显表单元上的,i相接。

同时,型热电偶的蓝色接线端了接地。

观察温控仪表的温度值，当温度控制在,,?时，调节,w2，对照分度表将,o2输出调至和分度表10倍数值相当(分度表见下面)。

4.调节温度仪表的温度值,,,,?，等温度稳定后，对照分度表观察数显表的电压值，若,o2输出值超过10倍分度表值时，调节放大倍数,w2，使,o2输出与分度表10倍数值相当。

5.重新将温度设定值为,,,,?，等温度稳定后，对照分度表观察数显表的电压值，若,o2输出值超过10倍分度表值时，调节放大倍数,w2，使,o2输出与分度表10倍数值相当。

基于热敏感电参数法的IGBT模块结温检测马汉卿【摘要】IGBT(绝缘栅双极型晶体管)在电力系统、交通、军工、航天等诸多领域得到广泛应用,其可靠性关乎整个系统的稳定,而模块的结温是IGBT可靠性研究中至关重要的一环.但在实际工作电路中,其芯片封装在IGBT内部,要实现结温的实时检测非常困难.在此条件下,综合考虑各结温测量方法的可行性及测量的准确性后,选取饱和压降作为热敏感电参数来预测结温.利用饱和压降测试平台提取所需热敏感电参数,然后结合试验数据建立了基于误差反向传播算法的IGBT模块结温预测神经网络模型,构建热敏感电参数与结温的映射关系.避开IGBT模块的物理结构,实现了对IGBT在实际工况条件下结温的准确预测.【期刊名称】《浙江电力》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】7页(P13-19)【关键词】IGBT;结温检测;神经网络;热敏感电参数;饱和压降【作者】马汉卿【作者单位】西安工程大学电子信息学院, 西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TN323.4;TN386.20 引言IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是由MOSFET（金属半场效晶体管）和双极型晶体管复合而成的一种器件。

由于具有低饱和压降、低驱动功率及高频开关能力，IGBT 模块在电能变换与控制过程领域充当着“基石”的角色，广泛用于许多电力电子设备中。

然而相关研究显示，在各类失效因素中由温度诱发的功率器件故障可达55%。

在正常工作温度范围内，温度每上升10 ℃，器件失效概率以近2 倍的速率上升[1]。

IGBT 的主要失效原因可以分成3 种：与产品结构有关的因素，与外部应力有关的因素以及与外电路工作环境有关的因素。

IGBT 模块基板多采用铜制成，衬底则由绝缘陶瓷及其附着的铜制成，称为DBC 板。

最重要的芯片则通过铝线与模块的发射极连接。

不同的材料具有不同的导热性，其热膨胀系数也不尽相同，工作中长期的热循环会对键合线、焊料层等部位产生冲击，存在键合线脱落、断裂以及焊料层开裂的风险。

《光电检测》题库一、填空题1. 对于光电器件而言，最重要的参数是 ______________________ 、_____________________ 和___________________ 。

2. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、______________________ 和______________________ 等构成。

3. 光电三极管的工作过程分为 _______________________ 和____________________________ 。

4. 激光产生的基本条件是受激辐射、 _____________________________ 和__________________________ 。

5. 非平衡载流子的复合大致可以分为 _____________________________ 和_______________________ 。

6. 在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。

价带以上的能带_____________ ，其中最低的能带常称为__________ ，_______ 与 _________ 之间的区域称为 __________ 。

7. 本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有_____ ，价带中没有_______ ，所以不能__________ 。

8. 载流子的运动有两种型式， ________________ 和________________ 。

9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的 ___________________ 决定的。

10. 光电检测电路一般情况下由_______________ 、___________ 、___________ 组成。

11. 光电效应分为内光电效应和_____________ 效应，其中内光电效应包括________________ 和_____________ ，光敏电阻属于______________ 效应。