[发明专利]温度传感器及其制备方法及应用温度传感器的感测装置

说明书

本发明涉及温度传感器技术领域，更具体地，涉及温度传感器及其制备方法及应用温度传感器的感测装置，包括有衬底、热敏材料、电极以及微加热器，所述电极设于衬底上，所述微加热器设于衬底下，所述热敏材料设于电极上。提供温度传感器的制备方法，制作出具有自校准和表征功能、实现原位自加热的温度传感器。

技术领域

本发明涉及温度传感器技术领域，更具体地，涉及温度传感器及其制备方法及应用温度传感器的感测装置。

背景技术

温度传感器在人体健康监测、制造工业和生物医药等多个领域具有广阔的应用前景。例如，人体体温是身体机能的一项重要指标，它往往反映了组织或器官是否处于正常水平。现实生活中，极小的温度变化(如0.1℃)往往预示着潜在的异常情况，所以，开发可监测极小程度温度变化的传感器对人体健康监测和实际生活具有重要意义。目前报道了基于多种热敏材料的温度传感器，如金属、无机陶瓷材料、导电聚合物、碳纳米管(CNTs)和石墨烯等，它们具有较高的热灵敏度，如CN109632121A公开的一种基于导电通孔的温度传感器封装结构及制备方法，该温度传感器通过在衬底上集成相关部件，形成测量精度高、响应速度快的温度传感器。但实际应用中，在进行校准时，现今的温度传感器需要使用体积庞大的外部加热箱或加热板，这不仅造成大功耗、高成本的问题，还增加了潜在的安全隐患，降低了生产效率。同时，在需要高温工作条件的器件中，加热器往往是在温度传感器制造完成后通过外加金属丝来实现，这增加了结构和工艺的复杂性，也导致温度传感器体积和功耗的增加。因此，如何在不损害性能的情况下将温度传感器与加热器微型化、优化器件结构、简化工艺流程，是当前仍未解决的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的温度传感器的加热器小型化的问题，提供温度传感器及其制备方法及应用温度传感器的感测装置，微加热器集成到温度传感器上，具有自校准和表征的功能，实现原位自加热。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种温度传感器，其中，包括有衬底、热敏材料、电极以及微加热器，电极设于衬底上，微加热器设于衬底下，热敏材料设于电极上。

本方案中，电极设于衬底上，微加热器设于衬底下，热敏材料设于电极上。待测温度的变化会导致热敏材料中载流子浓度发生变化，进而导致电流发生变化。待测温度升高时，载流子受到激活，浓度升高，电流增大，待测温度降低时，载流子激活程度减弱，浓度降低，电流减小，通过电流的变化对温度进行测量。加热器用于校准和表征温度传感器，微加热器在直流电源的激励下，由于焦耳效应供热，因而实现对热敏材料的加热，达到所需温度进而对温度传感器进行校准。

在一个实施方式中，微加热器包括蛇形加热丝和接触垫，蛇形加热丝与接触垫连接。微加热器的蛇形加热丝能增加微加热器的加热面积，有效的对设于微加热器上的电极进行加热。

在一个实施方式中，电极为叉指电极。

在一个实施方式中，热敏材料为石墨烯。在温度升高时，电荷载流子受到热激活，影响流经石墨烯的电流，从而产生电学信号，形成石墨烯对待测温度的响应。

在一个实施方式中，衬底由液晶聚合物或者表面生长有二氧化硅的硅片构成。液晶聚合物具备良好的柔性，在弯曲变形状态下，衬底上的温度传感器依然能稳定工作。

一种感测装置，温度传感器。

优选地，还包括有报警器，报警器与温度传感器连接。报警器与温度传感器连接，温度传感器感测到的温度超过阈值时，可以通过报警器进行报警。

一种温度传感器的制备方法，其中，包括有以下步骤：

S1：采用微波等离子体增强化学气相沉积方法制备分散液；

高温条件下，将混合气体通入反应室，在等离子体的辅助下，在金属基底上沉积得到三维多孔石墨烯，随后将三维多孔石墨烯分散在溶液中，经超声分散、离心后形成分散液，金属基底用于催化三维多孔石墨烯的形成；