Устройство для измерения температуры
Сеюз Советскнх
Саарюаамстнчеакмх
Реснублнк
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ
Опубликовано 300181. Бюллетень 4
Дата опубликования описания 30 0 Ы1
G 01 К 7/16
ГосударственныЯ комнтет
СССР яо делам нзобретеннЯ н открытн Я ($3) УДЦ 536.53 (088.8) (72) Авторы изобретения
Х.И.Амирханов, P.И.Баширов и Ш.Г.Сул манОВ
Институт физики Дагестанского филиала Н С4Д "Р..
"- ъ,, (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Изобретение относится к темпера— турным измерениям.
Иэрестно устройство для измерения температуры, содержащее полупроводниковый диод, включенный в обратном направлении, источник постоянного тока и измерительный прибор (1).
Недостатками этого устройства являются низкая чувствительность, невозможность получения частотного выходного сигнала без дополнительных преобразователей.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент иэ арсенида галия с областями различной проводимости, подключенный через нагрузочный резистор к источнику тока.
Чувствительный элемент устройства вы- 20 полнен в виде пластинчатого кристалла из арсенида галия с р -р-n+ пере+ + ходом, содержит в базе высокоомный перекОмпенсирОванный слОЙ и имеет 25
S — образную вольтамперную характеристику при прямом смещении (2j .
Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения температуры, невозможность получения выходного частотного сигнала без дополнительных преобразователей, узкий диапазон измеряемых температур.
Цель изобретения — повышение точности измерения температуры и получение выходного частотного сигнала, а также расширение диапазона рабочих температур.
Поставленная цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде р+-р-n + структуры из высокоОмного арсеннда галия электронного типа, причем длина n — области не менее чем в 2-3 раза превышает длину диффузионного смещения неосновных носителей.
На чертеже изображена схема устройства для измерения температуры.
Устройство содержит чувствительный элемент 1, состоящий из низкоомного слоя 2 n+-типа проводимости, высокоОмного слоя 3 и-типа проводимости, низкоомного слоя 4 р -типа проводиФ мости, контакты 5, нагруэочное сопротивление б, источник 7 постоянного тока и частотомер 8. Чувствительный элемент 1 изготовлен из пластинки высокоомного арсенида галия и-типа проводимости с удельным сопротивлением / > 10 Ом.см и легирован примесями, которые дают глубокие эыерге800699 тические уровни, например, хромом.
На одной поверхности пластинки диффуэией донорной примеси создан слой 2, п -типа проводимости, а на противо+ положной поверхности диффузией акцепторной примеси создан слой 4 р -типа, + на р и n+ части пластинки нанесены комические контакты 5. К омическим контактам присоединены выводы, к которым подключен источник 7 питания и нагрузочное сопротивлм ие 6. tO
Устройство работает следующим образом.
Вольтамнерная характеристика структуры при смещении ее в прямом направлении имеет участок с отрицательным сопротивлением, вызванный модуляцией проводимости и-слоя. На этом участке генерируются колебания тока. На участке отрицательного сопротивления структура имеет индуктивный характер реактивности. Индуктивность ее обусловле- М на запаздыванием по фазе тока относительно напряжения. Эта индуктивность совместно с емкостью монтажа устройства образует колебательный контур, вследствии чего в цепи структуры воз- Я иикают гармонические колебания, частота которых зависит от температуры окружающей среды. Форма колебаний синусоидальная или близка к синусоидальной. Частота генерируемых коле- у баний измеряется частотомером 8. При увеличении Температуры частота колебаний возрастает. Например, для структуры размерами 3 х 3 х 0,03-0,08 мм, с толщиной и-слоя 0,03-0,08 мм, с ф 3 площадью р -n перехода 1 мм, при из+ л менении температуры от 30 до 150 С частота увеличивается от 8 до 200кГц.
Максимальная чувствительность устройства 1,5 кГц/град. Интервал измеряемых температур от -50 до +150 С. 40
Верхняя граница измеряемых температур (+150С С) определяется температурой плавления металлического сплава, используемого для создания р+-п-перехода, а нижняя граница определяется 4 тем, что при низких температурах возникают другие физические явления, которые затушевывают эффект генерации колебаний. Рабочие тока 10 -10 А, напряжение источника тока 5-50 В.
Толщина и-слоя должна превышать длину диффузионного смещения неосновных носителей не менее чем в 2-3 раза, только при этом условии происходит сильная модуляция проводимости (f n-слоя, которая необходима для образования участка с отрицательным сопротивлением.
Предлагаемое устройство для измерения температуры является достаточно простым, имеет высокую точность измерения, обеспечивает непосредственное преобразование температуры в частотный сигнал и может найти применение в различных отраслях промышленности, где точность измерения температуры должна сочетаться с низкой стоимостью устройства, простотой его схемы и высокой надежностью.
Формула изобретения
Устройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент из арсенида галия с областями различной проводимости, подключенный через нагруэочный резистор к источнику тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры и получения выходного частотного сигнала, чувствительный элемент выполнен в виде р+-п-и+ структуры из высокоомного арсенида галия электронного типа, причем длина и-области не менее чем в 2-3 раза превышает длину диффузионного смещения неосновных носителей.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Авторское свидетельство СССР
9 233251, кл. G 01 К 7/22, 1967.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 476462, кл. G 01 К 7/22, 25.09.74 (прототип).
800699
S r 1
Составитель В.Голубев редактор Ю.Ковач ТехредИ.Табакович Корректор В.Бутяга .
Заказ 10401/51 Тирам 918 Поддщсное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыти»
113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., и. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Умгород, ул. Проектная, 4
