Сенсор температури

Сенсор температури, що містить чутливий елемент у вигляді напівпровідникового ниткоподібного кристала з чотирма точковими контактами, прикріпленого на підкладці, одна пара контактів розташована на кінцях кристала біля основи та вістря, інша пара контактів - в середній частині кристала, причому частина кристала між контактом зі сторони вістря та одним контактом з середньої частини кристала утворюють терморезистор, який відрізняється тим, що додатково містить термоелемент, утворений частиною кристала між контактом зі сторони основи та одним контактом з середньої частини кристала, причому пара контактів розташована в середній частині кристала, зміщена до вістря, а кристал прикріплений на підкладці по всій своїй довжині. Корисна модель відноситься до вимірювальної техніки, а саме до приладів що можуть одночасно вимірювати температуру та різницю температур. Відомий сенсор температури, який дозволяє контролювати температуру або її градієнт на межі поділу двох матеріалів з ВІДМІННИМ коефіцієнтом лінійного розширення. Чутливим елементом є ниткоподібний кристал кремнію з трьома контактами (А.с. СССР №972258. Авт Дрожжин А.И., Ермаков А.П.-БИ №41.-1982г). Однак, так як чутливий елемент являє собою монокристал із сформованим на ньому перпендикулярним р-n переходом, то даний сенсор має недостатню точність виміру температури, оскільки р-n перехід може зазнавати впливу деформації і змінювати свої параметри Найбільш близьким до пропонованого винаходу є сенсор температури, що містить чутливий елемент у вигляді ниткоподібного напівпровідникового кристала з чотирма точковими контактами, прикріпленого на підкладці, одна пара контактів розташована на кінцях кристала біля основи та вістря, Інша пара контактів - в середній частині кристала, причому частина кристала між контактом зі сторони вістря та одним контактом з середньої частини кристала утворюють терморезистор (Дрожжин А И , Ермаков А.П. Улучшение метрологических характеристик преобразователей на основе НК кремния p-Si . Воронеж политехи. ин-т- Воронеж, 1984. - С. 38. - Деп. в ВИНИТИ 11.12.84, №7926- В84) Однак, даний сенсор працездатний лише в інтервалі високих температур 77-900К. Крім того, оскільки в околі температури 150К, температурний коефіцієнт опору змінює свій знак з від'ємного на додатній, то точність вимірювання температури, а відповідно і різниці температур, є низькими. В основу винаходу поставлене завдання створення сенсора температури, в якому за рахунок введення та розташування конструктивних елементів дозволило б підвищити чутливість та стабільність вимірювання температури. Поставлене завдання вирішується тим, що сенсор температури, що містить чутливий елемент у вигляді напівпровідникового ниткоподібного кристала з чотирма точковими контактами, прикріпленого на підкладці, одна пара контактів розташована на кінцях кристала біля основи та вістря, інша пара контактів - в середній частині кристала, причому частина кристала між контактом зі сторони вістря та одним контактом з середньої частини кристала утворюють терморезистор, згідно винаходу, сенсор температури додатково містить термоелемент утворений частиною кристала між контактом зі сторони основи та одним контактом з середньої частини кристала, причому, пара контактів розташована в середній частині кристала, зміщена до вістря, а кристал прикріплений на підкладці по всій своїй довжині СО ю 4531 Нове виконання сенсора температури за рахунок нового конструктивного виконання дозволяє підвищити чутливість при вимірюванні температури прикладенням до чутливого елемента деформації стиску та забезпечити стабільність вимірювання температури завдяки постійному значенню коефіцієнта термо-е.р.с. в інтервалі температур (20-120К). На Фіг.1. представлено сенсор температури з вимірювальними приладами, на Фіг.2 - температурна залежність опору частини кристала між контактом зі сторони вістря та одним контактом з середньої частини кристала при деформації стиску є = -4,3-10~3 відн.од., на Фіг 3 - температурна залежність коефіцієнта термо-е.р.с. частини кристала між контактом зі сторони основи та одним контактом з середньої частини кристала при деформації стиску є = -4,3-10"3 віднод. Сенсор температури містить чутливий елемент 1 у вигляді напівпровідникового ниткоподібного кристала з чотирма точковими контактами 2, З, 4, 5, прикріпленого на підкладці 6 по всій своїй довжині. Одна пара контактів розташована на кінцях кристала, причому контакт 2 біля вютря, а контакт 5 біля основи, інша пара контактів 3 та 4 - в середній частині кристала, зміщена до вістря. Частина кристала між контактами 2-3 являє собою терморезистор, а частина кристала між контактами 4-5 -термоелемент. Виготовляють сенсор температури таким чином. До чутливого елемента 1 з голчастого напівпровідникового ниткоподібного кристала Sii-xGe>< складу х=0,05 легованого бором, з питомим опо ром 0,0250м см, довжиною 11мм, діаметром 50мкм і формою шестигранної призми, із гладкою дзеркальною поверхнею, вісь росту кристала співпадає з напрямком , створюють чотири точкових контакти 2, 3, 4, 5, методом електроімпульсного приварювання платинового мікродроту діаметром ЗОмкм. Чутливий елемент 1 складається з 3-х частин, утворених 4-а точковими контактами 2, 3, 4, 5. Співвідношення довжин частин кристала 2-3, 3-4, 4-5 відноситься, наприклад, як 2:1:20 та становить: 0,5мм, 200мкм, 10мм, відповідно Сенсор температури працює таким чином. Сенсор поміщають у температурне поле так, що один кінець кристала біля вістря (гарячий) знаходиться при температурі Ті, а інший кінець кристала біля основи (холодний) має температуру навколишнього середовища Тг Таким чином створюється різниця температур ДТ між двома кінцями кристала. Температуру гарячого кінця Ті визначають, вимірюючи опір на частині кристала між контактами 2-3 універсальним цифровим приладом 7 (В7-35) та враховуючи температурну залежність опору R(T) (див Фіг.1). Частина кристала між контактами 4-5, що утворює термоелемент вимірює різницю температур ДТ за відомим коефіцієнтом термо-е.р с. a. Для цього універсальним цифровим приладом 8 (В7-35) вимірюють термо-е.р.с Е між контактами 4-5, за величиною якої та відомим коефіцієнтом термо-е.р с а визначають різницю температур як відношення термо-е.р.с. до коефіцієнта термое р с AT м а Таке конструктивне виконання сенсора дозволяє вимірювати температуру з високою чутливістю та стабільністю. 0,6 О "і . 10* 100 120 Т, К Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Н. Лисенко 100 SO ТД Фіг. З Підписне Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601