前  言

热敏电阻器是一个信息技术的敏感元件，主要用于对温度的测量与控制。由热敏电阻构成的传感器在国防建设、国民经济建设、航天工程及人们生活所使用的家用电器中得到了广泛的使用。我所从1963年开始从事热敏电阻的研制，至今已有近50年的历史。近50年来，我们经历了千辛万苦，克服地处边疆、交通不便、信息不灵、技术设备落后、人才缺乏等诸多困难，艰苦创业，求实创新、研制出了多种不同型号的热敏电阻器，测控温度范围从1K的超低温区到中常温区及900℃的高温温区。

我们发展的路线就是以任务带动学科的发展，通过接受和完成国家下达的研制任务，为国家做出了贡献，同时对工作中出现的各种疑难问题提升到学术层面进行认真分析研究，积累了经验，创新了知识，锻炼和培养了人才，使学科得到了发展。今天，半导体材料学科已成为我所的一个重要的支撑学科；热敏电阻器也由当年实验室的小批量研制走向规模化的生产。产品除了在国内市场得到广泛应用外还出口国外市场。原先落后的手工制作工艺已由先进的设备和技术所取代。本文记述了我们学科的发展历程，以启示后来的年轻学者，再接再励，争取更大的光荣。

一、 抓住机遇、求得发展

1958年，中国科学院新疆分院建立了物理研究室，1961年建立了中科院新疆物理所。1962年，研制成功了点接触钨键二极管。为了进一步求得发展，1963年新疆分院党委书记哈林同志与中科院秘书长秦力生同志联系派我和吴树岩同志赴京请求解决我们物理所三室今后的工作方向和任务。院新技术局的潘钊同志奉领导的指示接待了我们并研究处理此事。我们先在北京半导体所测试了我们带去的二极管。随后又在半导体所召开了由领导（潘钊）、专家（北京半导体所所长王守武先生）和我们三方会议。王先生说：二极管已安排在山东建厂投产了，你们研制集成电路缺乏条件，现在氧化物半导体材料在国内尚属空白没有单位研制，起步比较容易，虽然理论研究比单晶材料较为困难，你们可以先从热敏元件搞起...。当时我们俩人由于事先缺乏思想准备，加之首次听到有关的专业名词，所以頗感意外而踌躇不决。后来潘钊同志表态说：“我已征得国家科委领导和专家的同意，根据国家的需要，你们今后就搞热敏电阻器的研制”。同时她又介绍我们到大气物理所，接受了气象火箭测温用热敏电阻器的研制任务即581任务；到水声所去接受了用于海洋深水温度测量的热敏电阻器任务；又介绍到国防科委情报所查阅资料，到电子部十一所参观学习热敏电阻器的制造工艺。

1965年七机部第五研究院，通过我院新技术局正式下达了“651-82”的研制任务。这是根据毛主席“我们也要搞人造卫星”的指示，而由中科院牵头承担组织的国家项目。卫星测温用热敏电阻器的研制任务列为代号“651”任务（即“东方红一号”试验人造地球卫星）中的第82项。

人造卫星在太空中的运行环境是高真空、高辐射环境。要承受宇宙射线（电子、r射线）的辐照，需要监测和控制卫星的温度变化。为了保证星载电子仪器的可靠工作，星仓内部温度和仪器表面温度必须严格控制在要求范围内。对热敏电阻的要求是尺寸小、功耗低、抗辐射、稳定性好、可靠性高、易安装等。

为了落实“651—82”任务，首先要求解决研究人员思想上的统一。大部分同志认为这是落实毛主席提出的国家任务，无尚光荣，即使有困难克服困难要上，没有条件创造条件也要上。但是有少部分同志从专业学科的方向出发认为搞氧化物半导体不属于半导体材料学科的主流，研究锗、硅单晶半导体才符合专业方向。采取比较消极甚至抵制的态度。为此党组织做了大量的工作，最终将大家的思想统一到齐心协力完成国家任务的主战场上来。于是我们成立了以“651”为代号的研究课题组，根据任务书的要求紧锣密鼓地开展了热敏电阻的研制工作。但是好景不长，“史无前例的文化大革命”开始了。我们的研究工作也不可避免地受到冲击。首先是冲散了科研队伍，许多同志离开了工作岗位闹革命去了，最困难的时候只剩下了4个人，而且还分成了两派。好在努力完成任务是我们的共同心愿，故而在工作上能团结一致，终于按时提供了初样和试样，没有影响到卫星上天的大局。

“651—82”任务在技术上有两大难题。一是要求宽温区使用的元件特性低B值、高阻值，如：B型元件，B=1000K，R25为1 KΩ。另外为提高灵敏度又要求有些元件是高B值低阻值，如：C7型热敏电阻B=4600 K、R25为2KΩ；第二、元件的结构必须是玻璃密封，以适应高真空环境的要求，外形为扁平形状以便于安装在电子设备上。综合要求技术难度较大。由于当时事业初创，工作条件很差，一切都得靠自己动手。我们从废品堆里找到了1台报废的钻床改装成压膜机，用1台小真空泵改装成汽油汽燃烧玻璃密封装置，到文具店买来塑料复写垫板制作成型模板。虽然设备简陋，条件艰难，但大家决心大，信心足，终于克服了重重困难研制成功了10多种不同型号的热敏电阻。从热敏电阻的结构和特性来看至今在国内外产品中仍是独一无二的，经航天五院501部十多年的长期测试，年稳定性达到了0.02℃，几十年来从未发生任何质量事故。

1970年4月24日，当我国第一颗人造卫星发射升天，从太空传来了《东方红》乐曲，全体研制人员激动的热泪盈眶。我们没有辜负党和国家对我们的期望，实现了报效祖国的愿望。回想起多少个艰苦奋斗的日日夜夜不禁潸然泪下。

“651-82”任务对我们来说真是一个难得的机遇。如果1960年“老大哥”不撤走专家，这个任务也许不会落到我们头上。因此毛主席说卫星上天后，要给赫鲁晓夫送个一吨重的大奖章，其中的含义我们深表理解。同时，当初如果我们没有紧紧地抓住这个机遇，与它擦肩而过，没有持之以恒坚持不懈地干下去，我们也难以取得今天的辉煌成绩。为了达到一个目标就要锲而不舍排除万难去争取胜利，不断地求实创新这是一个科研人员的最为宝贵的精神财富。从某种意义上来说它比取得一二个科研成果更为重要。

二、夯实基础、积极奋进

“651-82”任务完成后，我们取得了一些扎扎实实的科研成果，积累了经验，丰富了知识。实验室的建设，科研条件的改善都有所进步，人员经过了真刀实枪的锻炼，以后又不断的补充了许多新生力量，这就又促进了半导体热敏电阻材料学科的发展。以后研究室相继接受了“691”、“714”、“921”等数10颗人造卫星，以及“长征”系列运载火箭和“东风型”导弹所需的各种热敏电阻器的研制任务，可以载入历史史册的有以下几种：

1、超低温热敏电阻器（-252℃—-100℃）

这是1969年开始为“长征三号”运载火箭燃料（液氢、液氧）的温度测量和液面控制所研制的。是航天部一院领导亲自顾问的重点项目。为了设计火箭燃料箱的尺寸，先要准确测量容器内的温度和压力，由PV=RT求得容积V，原来用金—铁热电偶测温精度高于1.5 K，而用我们研制的低温热敏电阻测量精度为±0.2 K，使容器的几何尺寸的设计更为精确，更为合理。另外的一个作用是用低温热敏电阻控制火箭内燃料的液面高度。以便控制火箭发射运载火箭液氢、液氧推进剂的供给。所有这些工作每一项对我们都是一个挑战，每一项都提出新的要求。我们在一无资料二无样品的情况下，得到了所领导王熙茂（时任所党委书记，后来任新疆分院副院长，现已离休）等同志的关怀和鼓励。实践出真知，经过大量的实验，最终研制成功了用铂丝作电极和用玻璃密封结构的铁掺杂四元系液氧（-184℃）元件A2型和Mn-Ni-Cu-La系液氢（-253℃）A3低温热敏电阻器。该型号产品大胆采用了镧（La）系稀土材料，这在国际上也是首创，国家授予了我们发明专利。经过几十年的使用证实了A2、A3型低温热敏电阻器性能的稳定、可靠。其各项技术指标远超美国keystone公司的产品。美国航天飞机曾多次发生故障推迟发射，据报道其原因之一是由于美国产的低温热敏电阻失灵（见科技日报2007年12月13日报道“美制定航天飞机传感器检修方案”）。

1984年4月“东方红二号”卫星和潜艇发射“巨浪一号”洲际导弹成功后，中科院人事局发给3000元奖金，并给负责研制人员庄顺昌和张毓武各提升一级工资。

2、超低温温度补偿热敏电阻组件（-253℃-50℃）

“长征三号”新型运载火箭（331工程），采用航天新技术需研制低温电动阀门以控制液氢、液氧推进剂的供给。普通的电磁阀电磁铁线圈电阻到液氢温度下，电阻值已降到几乎为零，在箭上供电条件下无法正常工作。我们用新型低温热敏电阻器和“卡玛”电阻并联组成的温度补偿组件对电磁铁线圈电阻进行补偿，解决了航天新技术中的这个难题。由于元件功率大热敏电阻器的外形结构尺寸特殊，要求可靠性高，经过长期的使用证明设计合理，制造工艺精湛，国家授予了发明专利。该工作由妥万禄同志主持完成。

3、高温及耐高温热敏电阻器 

1970年开始研制，经历了几十年，先后研制出了G4型工作温区(300℃-500℃)、G1型工作温区(500℃-700℃)、G3型工作温区(700℃-900℃)高温热敏电阻器，以及用于我国卫星姿态控制系统中的工作温度范围在（-50℃～200℃），但其最高可以承受900℃的高温，可以耐受100℃↔900℃高低温温度冲击1000次，在900℃高温且10-3 pa真空特殊环境下，材料性能保持稳定的G2型耐高温热敏电阻器。它既要满足高低温温度冲击的要求，又要能适应高温真空环境。在这一无样品、二无资料的情况下，研制组的同志历尽艰辛、探索奋进，经过努力解决了热敏电阻材料和封装材料的耐高温耐真空难题。经航天卫星上实际使用证明工作可靠，为我国航天技术的发展做出了重要贡献。G1、G3型高温热敏电阻获自治区“科技成果二等奖”。该项目由程家骐同志主持完成。

三、开拓新领域，求实创新图发展

除了上述专为航天技术和国防科技工程研制的负温度系数热敏电阻外，我们还承担了多项国家急需的热敏电阻产品研制任务。创造性地开发了热敏电阻新材料、新工艺、新器件的研制工作，比较成功的有以下几种：

1、标准锗（Ge）电阻温度计，这是由国家计量局下达的国家任务，用锗（Ge）单晶材料研制的标准锗（Ge）电阻温度计，工作温度在1-20K。中国计量院和中科院等多个单位使用。该项目由付琦英同志主持完成，解决了国家急需。获中科院二等奖。

2、硅（Si）单晶系列热敏电阻是我国首创，主要特点是B值高（由掺杂原素决定）一致性、稳定性好。由阿帕尔（维吾尔族）同志主持完成。获国家多项发明专利奖，并获自治区发明专利奖。

3、硅（Si）掺硼(B)小正温系数热敏电阻，工作温区在-100℃+100℃区间，电阻温度系数0.7％∕℃最初为用于无人飞机使用而设计，后用于“雪铁龙”轿车上测温，是由陈仁述、柳培立等同志负责研制。

4、线性互换热敏电阻组件

热敏电阻由于其固有的非线性特征，为与之配套的二次仪表的设计带来诸多不便，使仪表的标准化系列化产生很多困难。元件难以互换就限制了它在工程技术中的应用。为了解决这一难题，我们利用两个热敏电阻和两个固定电阻组成一个二端口网络，通过计算机的CAD辅助设计进行技术处理，在0-100℃、±30℃的温度范围内为线性输出，测温精度达到0.1℃，可简单的组装成数字显示式温度计。这一创新的成果，也使我们得以大量的进行产品的生产，获得一定的经济效益，该项目由庄顺昌、阳正本同志主持完成，获自治区发明专利奖。

5、临界热敏电阻器

临界热敏电阻器是一种开关型的热敏电阻器，它主要用于火灾报警器及电机的过热保护，该项目是国内首创，获自治区科技进步二等奖。该项目由程家骐同志主持完成。

6、复印机用温度传感器

它是由热敏电阻、骨架、固定电阻组成的温度传感器，主要用于复印机滚筒的温度检测。取得了很好的经济效益，并获自治区发明奖。该项目由程家骐同志主持完成。

7、海洋深水测温热敏电阻：该产品主要用于中科院南海考察站和天津海洋所等探测千米海洋深水温度，由张毓武同志主持完成。

8、宽温区热敏电阻：是由新疆物理所和重庆仪表材料研究所合作承担的国家七五攻关课题：“新型陶瓷热敏电阻”，工作温区-40℃—300℃。由 妥万禄同志主持完成。

9、《RSW系列热敏电阻数字温度计》和《多点数字温度计》

采用线性互换热敏电阻组件传感器，系国内第一台热敏电阻数字温度计，具有高稳定性、高精密度、携带安装方便等特点。被广泛应用于工农业生产，特别是在食品工业中取代了传统的水银温度计，消除了食品生产的隐患。得到了良好的评价。而《多点数字温度计》做为面板式仪表，应用于大型国家粮仓、锅炉水温测量、报警、控温。其中《RSW系列热敏电阻数字温度计》1988年由中国计量科学院颁发了鉴定证书和生产《营业执照》，后转让产业部门批量生产。该项目由常燕遂同志主持研制。

三室除了研制热敏电阻外，还曾研制过湿度传感器（该项目由刘搏华同志主持研制）。光纤传感器（该项目由何去奢同志主持研制）。用射频溅射法研制SiC薄膜热敏电阻，该项目由陶明德负责主持研制。他们为发展我国新型传感器作了大量的探索性的工作，而且取得了很大的成功。

四、面向市场、开发新品、实现产业化

进入80年代后，为了适应市场经济的发展，满足国内日益发展的家用电器、汽车、医用电子技术的需求。国家十分重视信息技术基础元件——传感器的研发工作。热敏电阻正式列入国家六五、七五、八五、九五发展规划。我们提出的热敏电阻新材料、新工艺的研究列入上述科研攻关计划。并给予一定的经费支持（20万）中科院成立了传感器研究协作组，我所被指定为付组长单位，庄顺昌被聘为国家机电部专家组成员。中科院副院长严东生和胡启恒同志来我所实验室视察，并为实验室的建设支持经费60万元。

热敏电阻的研制生产要面向市场，实现产业化，必须研制量大面广适销对路的产品，必须采用新工艺技术，解决大批量生产的关键技术问题和工艺设备。在中科院各级领导的帮助下，我们确立了起步要高，技术要新、产品一流的技术开发路线，利用兄弟单位的先进设备借鸡生蛋。例如：我们曾到沈阳金属所做粉料的等静压试验和烧结试验，为了不影响他们的工作，我们见缝插针，在他们下班休息设备空闲时，夜间通宵进行我们的试验工作。在嘉定上海冶金所做切片试验，到上无十七厂和电子玩具厂做划片试验，到上无十七厂和南京特种元件厂进行玻封试验，再回到新疆测试元件性能。根据试验结果再进行理论分析，总结经验。经过三年多的努力工作进展十分明显。首先在国内试验成功，用沉淀法制成超微细粉（50—100纳米）。再用等静压成型，程控温度烧结成晶粒细度为3—13微米的尖晶石结构的固熔体，用切片机切成0.2mm的薄片，涂银钯浆、烧渗电极后，用划片机划成小芯片（0.35—0.52mm），再装入玻封机进行玻璃密封。经老化处理后测试分选出成品热敏电阻元件（1台玻封机的班产量4万只左右）。

新材料、新工艺课题实现了批量化生产，而且产品的一致性和稳定性、可靠性都有了显著的提高，达到国外同类产品的水平。批量应用于电冰箱、空调机、汽车测温、电机轴温的检测，高速列车、医用电子设备等量大面广的工业、家电产品上。后来由上级决定，在昆山周庄建厂生产，总投资约700万元，生产经营多年后由于种种原因，于2006年搬回新疆。中断了规模化生产的初衷。但我所培养出的一批科技骨干在全国各地建立了热敏电阻生产厂家（上海、武汉、合肥、宜兴、宁波、深圳），继承了我们研发的新材料、新工艺。热敏电阻现在已经成为国内空调机、电冰箱、、微波炉、豆浆机、电磁炉、热水器、饮水机小家电和汽车等测控温的主流产品。占领了国内的主要市场。据不完全统计这些厂家的年产值合计约6个亿。有的还出口美国等国外市场。

热敏电阻新材料、新工艺的研发成功，不仅将我国传感器技术提高到了一个崭新的水平，而且为国家创造了巨大的财富。为此，1993年荣获“国家科技进步三等奖”和2001年中科院“科技进步一等奖”。

五、后 记

根据理化所业务管理部门统计，截止2000年以前，我们团队共获得国家发明专利40余项，在全国各种科技期刊发表论文40余篇。有5人次参加了国际学术会议，进行了学术交流。为国家培养了相关专业的研究生近10人。如今，他们中有的已成为我所半导体材料学科的骨干研究人员，在创新工程中大显身手。还有一部分人员活跃在大江南北，创办热敏电阻企业，为国家的技术进步贡献自己力量。我为我们团队的事业有成感到高兴，更为我们的事业后继有人感到骄傲。

今年是我所建所50周年，50年的光阴弹指一挥间，科学技术得到了飞速惊人的发展。无可置疑，我们所做的工作取得的成果实践证明都是十分先进和优秀的，是我们团队集体汗水的结晶，凝聚着我们全体同志的心血和智慧。为我所半导体材料学科的发展起到了奠基作用，为后人起了“铺路石”的作用。但也无庸讳言的是我们的热敏电阻工艺水平和技术手段仍显落后。我们的理论水平仍待不断提高，这就寄厚望现在立足创新工程的年轻专家们和从事半导体材料学科研究的年轻学子们不断努力，不断求实创新，既要继承前人的智慧和经验，又不可完全受拘于前人。“学如逆水行舟，不进则退”，在科学技术发展的道路上任何虚而不实，抱守残缺，或墨守成规，故步自封，不求进取的思想和行为都是没有前途的，终将被淘汰出局。本文记述的一些事实，只能反映我们的历史，并不能说明我们的今天，更不能说明我们的未来。在科学技术领域是没有老本可吃的。

最后，在这里将我所2000年前研制热敏电阻的材料、元件及测试应用，以及湿度传感器和光纤温度传感器工作中曾付出过辛勤劳动并做出贡献的主要同志列述如下，让历史记住他（她）们：

一、负责管理人员：李大桂、吴树岩、康健、罗先功、王大为、粟建新、阿帕尔（维吾尔族）、马学义、任桂兰、袁湘文

二、科研骨干人员：庄顺昌、程家骐、张毓武、妥万禄、刘搏华、陶明德、库拉旦（哈萨克族）、何去奢、付绮英、王天雕、陈仁述、翁振国、常燕遂、赵崇荣、李凤翔、

柳培立、马继才、王伟、刘原平、翟继卫、陆峰、康雪雅、阴卫华、沈波、高世慧、郑应智、康锡斌、冯兴才、郭新玲、张昭、贾真、庄建文、吴管炎、王涛、吕红、

谭辉、王守廉、杨正本、庄杏芬、姚义、陈中堂、苏雪梅、吴祥娥、任瑞霞、韦风辉、从秀云、刘勇玲等。

三、生产技术人员：马红俊、马红艳、李红、姜辉、程昕、汪立新、刘希荣、华建梅、李文芳、沈忱、郭金萍、王红星、任慧珍、任慧琴、，胡玉萍、马新梅、徐世雄、

徐国庆、常玉基、颜红、帕夏（维吾尔族）、肖玉梅、李宝红、陈亮、亚那古里（维吾尔族）、纪翔、马新萍、周红旭、黄风鸿、杨新华、马红、卢廷佳、赵秀芳、石翠红、宋萍、苏海英、杨慧玲、段速、付娟等。

作者简介：

庄顺昌，1933年出生于上海，1955年毕业于东北大学机电系，同年分配至新疆有色局工作。1958年由自治区党委选派到西安交通大学工程物理系学习，1962年到中国科学院新疆物理所半导体材料研究室工作，1964年起从事半导体材料及热敏电阻器件和温度传感器的研究，至2003年退休。

在党的培养和教育下，庄顺昌同志数十年专心致志，不旁骛、不分心，把自己的全部心血投入到半导体材料及热敏电阻器件和温度传感器的研制的科学事业中，以求实创新的科学精神，严谨治学，踏实苦干，主持研制了数十种不同型号的热敏电阻器件和温度传感器。产品成功的用于我国的宇航工程，各型导弹之中，为国防建设做出了重要贡献。

庄顺昌同志曾两次忍痛含泪放弃了回故乡料理父母亲的丧葬事务，以保证所主持的国家重点国防科研项目的完成。特别是妻子长期沉疴不起，他背负着沉重的家庭负担，主持领导了热敏电阻新材料新工艺的研究攻关工作，结束了热敏电阻手工生产的落后工艺状态，把热敏电阻生产工艺技术提高到了一个崭新的水平，为热敏电阻的多品种、大批量生产，面向市场实现产业化做出了重大贡献。

由于庄顺昌同志的先进模范事迹，曾先后3次分别被中科院新疆物理所和新疆分院评为优秀党员，1986年和87年当选为全国和自治区优秀党员，两度被评为自治区优秀专家，1993年荣获“国家科技进步三等奖”，获中科院科技进步一等奖（2001年）和三等奖（1996年）各1次，95年获自治区科技进步二等奖，国家授予发明专利2项。1991年被机电部聘为国家重点科技攻关项目（传感器技术研究开发）专家组成员。负责主编全国传感器丛书中的温度传感器一书，（已完成审稿，尚未出版）。1993年享受国务院特殊津贴。

庄顺昌同志曾兼职担任新疆维吾尔自治区人大委员会第5—7届常务委员会委员。