本实验根据《传感器与检测技术》课程大纲及关键知识点，结合热敏电阻的应用背景，构建了防浪涌热敏电阻性能测试的虚拟仿真实验情景。以“热敏电阻生产与性能测试”为任务线索，开展自主容错探究式虚拟仿真实验，达到以下实验目的：

1、通过热敏电阻参数及其生产流程的认知学习模块，帮助学生掌握热敏电阻的关键知识点和生产工艺流程。帮助学生掌握热敏电阻的关键参数，包括热敏电阻的结构、分类、热敏电阻生产工艺流程等。

2、通过热敏电阻生产参数控制模块，帮助学生了解和掌握影响热敏电阻性能的指标及其影响方式，了解半导体工艺加工的基本流程。

3、通过热敏电阻生产与测试模块，帮助学生采用真实的原材料和控制参数，实际生产一个热敏电阻，并对该热敏电阻的性能参数进行测量。帮助学生用真实的物理参数，生产和测试一个热敏电阻，加深对于热敏电阻参数及工艺流程的理解，激发学生主动学习基础知识的热情，并且鼓励和引导学生学以致用，激发学生爱国主义情怀，致力于推动我国半导体制造技术的发展。

本实验对照新修订的《传感器与检测技术》等课程的教学大纲要求，利用三维仿真和虚拟现实技术，按照认知、探究、实践的流程，分别设计了热敏电阻参数及其生产工艺的认知学习模块、热敏电阻生产参数控制模块和热敏电阻生产与测试模块三个环节。在形象生动的实验操作中，使学生掌握热敏电阻关键参数、生产工艺和性能测试方法。

本实验通过仿真浪涌抑制热敏电阻的工艺流程，通过改变热敏电阻制造工艺中的原料成分、成型压力、烧结温度等关键指标，分析其对于热敏电阻性能、指标的影响，从而改变热敏电阻的应用领域。核心要素为热敏电阻的制造工艺流程及检测，包含了从配料、球磨到包封、检测等热敏电阻制造工艺的全过程，仿真度很高。

1、热敏电阻参数及生产工艺认知

常用的NTC热敏电阻，其阻值随着温度上升，阻值呈指数关系减小。主要参数有零功率电阻、热敏电阻的R-T关系曲线、零功率电阻、热敏电阻的R-T关系曲线、材料常数B值等。热敏电阻的生产工艺包括配料、球磨、压片、烧结、形成银电极、焊接、包封、检测等。

2、关键生产参数控制

该部分包括压力密度控制与烧结温度控制两部分，调节压力密度与烧结温度，并观察其对热敏电阻参数的影响，理解热敏电阻的生产受到诸多生产要素的影响，其中压力密度与烧结温度是影响其生产的两个关键指标。

3、热敏电阻生产测试

根据两组不同的热敏电阻配方，分别生产5Ω 与 50Ω阻值的热敏电阻，分别采用不同的压制压力与烧结温度组合，产生不同的热敏电阻。按照可选的原料配方生产相应规格的热敏电阻并对其参数进行测试，测试的量包括热敏电阻值、稳态电流、电冲击性能及温度特性曲线，测试结果与预期结果进行比较。

本实验以学生为本，融入了任务驱动式、交互体验式、探究式等实验教学方法。学生通过实验，全面掌握热敏电阻的性能测试方法。实验分为三个环节，逐步完成热敏电阻参数和生产工艺的认知，热敏电阻生产参数的控制，热敏电阻生产与测试。实验方法如图1所示。

图1.实验方法图

学生交互性操作步骤说明：

进入软件后进入实验大厅，如图2.

图2. 实验入口

实验准备及相关知识可查阅“热敏电阻知识补给站”（即知识角）。

实验设置了“知识角”“知识提示”“步骤提示”，以视频、PPT、文档等形式，为学生提供背景知识和实验指导。

环节一：热敏电阻及生产认知

图3. 热敏电阻及生产认知

该部分包括热敏电阻基础知识认知与工艺流程认知两部分。

图4. 热敏电阻及生产认知实验目的

图5. 热敏电阻基础知识认知

热敏电阻基础知识认知包括参数认知和结构认知。

图6. 热敏电阻生产工艺认知

该部分包括了热敏电阻从配料、球磨烘干、压片、烧结、电极、焊接、包封、检测环节的八个关键步骤。

图7. 热敏电阻关键生产参数控制

该部分包括压力密度控制与烧结温度控制两部分。在这个环节，可以调节“压力密度设置”的相关参数。在页面右侧会出现相应的“阻值”和“B值”曲线图。

图8. 压力密度控制

“烧结工艺环节控制”，“设置”按钮可调节“烧制工艺参数”，界面右侧会出现对用的“阻值”和“B值”曲线图。

图9. 烧结温度控制

在第三部分“热敏电阻生产及测试”目录下有“防浪涌热敏电阻应用”、“防浪涌热敏电阻生产”和“性能测试”三个环节。

图10. 热敏电阻生产及测试

点击“热敏电阻生产及测试”目录下的“防浪涌热敏电阻应用”，进入学习界面。

拖动鼠标学习对应的工作原理和电路图。

图11. 防浪涌热敏电阻应用

回到主页面。鼠标点击“热敏电阻生产及测试”目录下的“防浪涌热敏电阻生产”，并进入学习界面。

拖动鼠标学习“防浪涌热敏电阻应用标准”，通过点击模拟界面右侧的“热敏电阻生产流程”中的相应环节，进入各环节的参数设置界面。例如，点击“压片”，设置“压力密度”参数。系统会判断参数设置正确与否。

图12.. 热敏电阻生产环节

图13. 配料选择

图14.. 球磨、烘干

图3-6-15.压片-压力选择

图16..烧结-温度选择

图17..电极

图18.焊接

图19.包封

参数设置以后，系统提示“已做完全部生产步骤，可前往测试车间进行性能测试”，在测试环节，系统会根据设置的参数进行仿真，并根据选料情况给出仿真结果。

图20. 热敏电阻测试大厅

在测试环节，首先利用“超高精度恒温箱”进行测试。点击测试机，可对相关参数进行设置。

图21. 热敏电阻测试环节

设置好温度后，打开电源开关，按下启动按钮，开始测试，并观察测试结果——在此温度下，所得的阻值是否符合预期。

图22. 超高精度恒温箱测试

“稳态电流适应机”，可对“输入电流”和“测试时间”进行设置，测试热敏电阻是否合格，界面右侧会给出测试结果。

图23. 稳态电流适应机

按照上述步骤，依此操作“电冲击试验机”和“RT曲线测试仪”进行相关仿真。

图24. 电冲击试验机

图25. RT曲线测试仪界面

图26. RT曲线测试结果

点击页面下方“小结报告”，可查看本环节学习情况。回到主页面，鼠标点击仿真界面的右下角“实验报告”，系统根据学生3个实验环节的完成情况进行自动评分，生成实验报告。