Термометр сопротивления
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<>985715 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 170281 (21) 3247856/18-10 с присоединением заявки №(23) Приоритет—
Опубликовано 30.12.82 . Бюллетень ¹ 48
Дата опубликования описания 04.01.83
Р )М К з
G 01 К 7/16
Государственный комитет
СССР но делам нзобретеннй н открытнй
f53) УДК 536 ° 53 (088.8) (72) Авторы изобретения
Физико-технический институт низких темп
Ан Украинской ССР (71) Заявитель (54) ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ
Изобретение относится к термомет-, рии, а именно к пленочным термомет.рам сопротивления.
Известен термометр сопротивления, содержащий чувствительный элемент в виде полупроводниковой пленки, легированной примесью и нанесенной на диэлектрическую подложку, причем полупроводниковая пленка выполнена в виде последовательности зон с различной степенью легирования
Однако диапазон измеряемых температур таким термометром ограничен и не простирается ниже 100 К.
Известен также термометр сопротивления, состоящий из пленки свинца и фленки олова, нанесенных на диэлек,трическую подложку j2J .
Недостатком данного термометра является узкий диапазон измеряемых температур (3,.87-7,2 К).
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является термометр сопротивления, содержащий чувствительный элемент в виде композитной пленки, нанесенной на диэлектри« ческую подложку и состоящей из дисперсных контактирующих между собой металлических частиц в стекловидной матрице $3) .
4в
Температурный коэффициент сопротивления известного термочувствительного элемента является положительным и определяется температурной зависимостью сопротивления металли» ческих частиц, поэтому чувствительность его при низких температурах хуже, чем у полупроводниковых дат$p чиков °
Цель изобретения — увеличение чувствительности термометра сопротивления в широком диапазоне температурПоставленная цель достигается тем, что в известном термометре сопротивления, содержащем термочувствительный элемент в виде композитной пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку, термочувствительный
2О элемент выполнен вакуумным напылением в виде гранулированной пленки, состоящей из изолированных металлических частиц в полупроводниковой матрице.
Кроме того, термометр сопротивления изготовлен с градиентом состава .по длине и разбит системой контактов на секции.
На фиг. 1 показан предлагаемый термометр, общий видт на фиг. 2графики зависимостей электросопротивУ85715 ления термометра на разных участках от температуры.
Термометр содержит диэлектрическую подложку 1, термочувствительный элемент, выполненный в виде гранулированной пленки 2 с градиентом концентрации составляющих ее компонентов, и систему токовых -3 и 4 и потенциальных 5 контактов.
Гранулированная планка 2 может быть получена соиспарением в вакууме из двух источников - металла и полупроводника. Вещества, участвующие в соиспарении, подбирают таким образом, чтобы они не образовывали друг с другом твердых растворов или химических соединений. Металлической составляющей могут быть, например, Su, Pb, Яп, Ag и Àu. В качестве полупроводниковой компоненты могут быть, например, Ge H Si. Тем- 20 пература подложки при осаждении составляет не менее 2/3 температуры плавления металла (по шкале Кельвина).
При напылении на подложку с такой температурой металл собирается в 25 гранулы.
После осаждения производится кристализационный отжиг, что необходимо для стабилизации свойств пленки. В результате получают гранулированную 3Q пленку с островками металла, окруженными поликристаллическим полупроводником. Проводимость в такой системе осуществляется по металлическим гранулам и полупроводниковым барьерам 35 между ними, что и определяет зависимость сопротивления от температуры. Температурный коэффициент сопротивления является отрицательным и может быть задан в широких пределах,® в зависимости от расстояния между гранулами металла, а значит, от состава пленки, который определяется расположением участка датчика относительно испарителей.
Таким образом, для измерения в данном интервале температур можно выбрать участок датчика с оптимальной зависимостью сопротивления от температуры. Для этого поперек пленки наносится система контактов, 50 которой термометр разделяется на секции.
Пример. Термометр сопротивления изготавливают и виде гранулированной пленки толщиной 130 нм, полу-55 чаемой соиспарением в вакууме с давлением 10 мм.рт .ст. олова и германия на ситалловую подложку, нагре= тую до 80 С. После осаждения пленка отжигается при 200 С в течение
30 мин.
На фиг. 2 приведены кривые зависимостей злектросопротивления термометра на разных участкх от температуры: б — на участке с объемной концентрацией Ge 62,6%; 7 - 63,3%;
8 — 63,9%, 9 — 64,5% и 10 - 65,2%.
Через термометр сопротивления (токовые контакты 3 и 4) пропускают малый измерительный ток (несколько мкА). Напряжение, пропорциональное сопротивлению термометра, снимается с двух потенциальных контактов и подается на измерительный прибор. Последовательно подключая измерительный прибор к любым двум рядом расположенным потенциальным контактам, определяется сопротивление каждой секции образца. Для любого температурного интервала в пределах
4-1000 К можно подобрать участок термометра с чувствительностью не хуже 240 0M/град. При эхом интервал изменений сопротивления термометра находится в удобном для измерений диапазона (10-60 кОм). Расширение диапазона измеряемых температур (как ниже 4К, так и выше 100К), достигается изменением содержайия металлической и полупроводниковой компонент в термометре.
Формула изобретения
1. Тер>лометр сопротивления, содержащий чувствительный элемент в виде композитной пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности в широком диапазоне- температур, чувствительный элемент вьнтолнен в виде гранулированной пленки иэ изолированных
Металлических частиц в полупроводниковой матрице.
2. Термометр по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что он изготовлен с градиентом состава по длине и раз- .„, делен системой контактов на секции.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 665216, кл. G 01 K 7/16, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР
9 508688, кл. G 01 К 7/16, 1974.
3. Патент Франции Р 2160474, кл. G 01 К 7/00, опублик. 03 ° 08 ° 73 (прототип).
Составитель Б. Голубев
Редактор М. Рачкулинец Техред;Е.Мыцьо КОрректор У. Пономаренко
Заказ. 10159/65 Тирак 887 - Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР йо делаМ изобретений и открытий
113035, Москва, %-35, Раужская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
