Полупроводниковые датчики температуры — страница 9

  • Просмотров 801
  • Скачиваний 6
  • Размер файла 37
    Кб

Отрицательное значение ТКС получают при легировании кремния такими при­месями, ка золото и железо, которые создают в запрещенной зоне “глубокие “ уровни, т.е. уровни, энергия активации которых близка к 0,5.Ey 13. На основе кремния, легированного золотом, разработан термодатчик с отрицательным ТКС для измерения температуры поверхности с рабочим диапа­зоном (273…330) К 2,14. Температурный коэффициент такого термодатчика

изменяется от –8%/К при 273 К до –(2…3)%/К при 330 К. Чувствительный элемент 1 термодатчика (рис.3) в виде параллелепипеда из монокристаллического кремния нижней широкой гранью прикреплен к контактной площадке 3, нане­сен­ной на пластину из монокристаллического сапфира 2. Второй контакт находится на верхней грани чувствительного элемента и соединен золотыми микропро­вод­никами 5 с другой контактной площадкой 4. Сверху

чувствительный элемент залит смолой 6. Малый рабочий диапазон таких термодатчиков объясняется тем, что с ростом температуры ТКС уменьшается пропорционально величине 1/Т2. Поскольку значение номинального сопротивления (Rн) термодатчика зависит от размеров чувствительного элемента, а при разделении пластины кремния на отдельные чувствительные элементы невозможно добиться их полной иден­тичности, то разброс значений Rн в

партии составляет 20%. Кроме того, наб­людается разброс значений ТКС в пределах 5%, обусловленный различной сте­пенью легирования кремния в процессе производства. Большое значение пока­зателя тепловой инерции разработанного термодатчика (10 с) ограничивает его использование в динамике. Расширить измеряемый температурный диапазон можно, если включить параллельно кремниевому терморезистору пассивный резистор

(независящий от температуры) при питании схемы постоянным током или последовательно – при питании схемы от источника постоянного напряжения. НПО Измерительной техники г.Королев разработан кремниевый датчик ТЭ-260 2, работающий при температурах от 223 до 523 К. Положительным значением температурного коэффициента удельного сопротивления в широком диапазоне температур обладает кремний, легиро­ван­ный примесями с малой

энергией активации. На рис.4 показаны температурные зависимости удельного сопротивления кремния, легированного бором и фос­фо­ром, с различной концентрацией носителей тока 15. Видно, что область собст­венной проводимости кремния с концентрацией носителей тока p, n  1020 м-3 начинается при температурах Т450 К, а кремния с p, n  1023 м-3 – при Т600 К. При меньших температурах и соответствующей концентрации носителей тока Рис.3.