Транзисторний піроелектричний температурний сенсор

Транзисторний піроелектричний температурний сенсор, що містить напівпровідникову підкладку з областями стоку, витоку і каналу, на якій сфо 3 сигнал у вигляді електричного струму при подальшому оброблені потребує додаткові пристрої, що ускладнює будову пристрою вимірювання потужності випромінювання, збільшує похибку вимірювання, знижує економічність. За прототип обрано піроелектричний сенсор електромагнітного випромінювання з польовим керуванням [Патент США №4024560, кл. H01L29/78, 1977], який містить напівпровідникову підкладку з областями стоку, витоку і каналу, на якій сформовано шар піроелектрика і електрод затвору, який є чутливим до випромінювання, причому області стоку, витоку і електрод затвору розташовані на одній площині, а витік зв'язаний зі стоком через канал, по якому протікає струм, керований напругою на електроді затвору. Недоліком даного пристрою є невисока чутливість і обмежені функціональні можливості. В основу винаходу поставлено задачу створення транзисторного піроелектричного температурного сенсора, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків досягається підвищення чутливості і розширення функціональних можливостей. Поставлена задача досягається тим, що в транзисторному піроелектричному температурному сенсорі, який містить напівпровідникову підкладку з областями стоку, витоку і каналу, на якій сформовано шар піроелектрика і електрод затвору, який є чутливим до випромінювання, причому області стоку, витоку і електрод затвору розташовані на одній площині, витік зв'язаний зі стоком через канал, поверхня підкладки вільна від діелектрика і є чутливою до випромінювання, має над областю каналу пази, площа перерізу кожного з яких задовольняє наступне співвідношення: S S1 , де S1 - площа перерізу паза; S - площа n каналу; n - число пазів, а діаметр паза і відстань між сусідніми пазами не менше, ніж на порядок перевищує довжину хвилі випромінювання, дно кожного паза покрито піроелектриком, причому пази виконано з протилежного боку каналу у напівпровідниковій підкладці. На кресленні наведено схему транзисторного піроелектричного температурного сенсора. Транзисторний піроелектричний температурний сенсор містить напівпровідникову підкладку 1, 90032 4 області стоку 2, витоку 3 і каналу 4, шар піроелектрика 5, електрод затвору 6, пази 7, 8, 9, причому області стоку 2, витоку 3 і електрод затвору 6 розташовані на одній площині, а пази 7, 8, 9 зроблені з протилежного боку каналу 4 у напівпровідниковій підкладці 1, а витік 3 зв'язаний зі стоком 2 через канал 4. Транзисторний піроелектричний температурний сенсор працює наступним чином. Між електродом затвора 6 і напівпровідниковою підкладкою 1, областями витоку 3 та стоку 2 прикладається напруга таким чином, щоб стоковий р-n перехід був зміщений в зворотньому напрямку, а витоковий р-n перехід мав нульове або невелике додатне зміщення. Напруга між електродом затвора 6 і напівпровідниковою підкладкою 1 повинна бути рівною або вищою порогової. При цьому величини напруг стік 2 - витік 3 і на зворотно зміщених переходах область стік 2 - напівпровідникова підкладка 1 повинні бути значно меншими, ніж зміщення між електродом затвора 6 і напівпровідниковою підкладкою 1. При наступній дії теплового випромінювання на пази 7, 8, 9 і електрод затвору 6 теплова дія W викликає зміну температури T шару піроелектрика 5 (W T), зміна температури T зумовлює появу зарядів Q на електродах шару піроелектрика 5 ( T Q), заряд Q на електродах шару піроелектрика 5 створює різницю потенціалів U( Q U), яка додається до напруги, що існує між електродом затвора 6 і напівпровідниковою підкладкою. 1. Якщо освітлюється лише один із пазів 7, 8, 9, то сигнал на виході виявляється набагато меншим свого максимального значення і може бути прийнятим в якості логічного нуля. При повному затемненні всіх пазів 7, 8, 9 сигнал на виході також дуже малий і відповідає нульовому рівню. В оптимальному варіанті, що забезпечує стабільну роботу транзисторного піроелектричного температурного сенсора в схемах, число пазів повинно бути рівне 5. Для забезпечення достатньої чутливості транзисторного піроелектричного температурного сенсора до випромінювання необхідно, щоб при даній кількості пазів площа їх поперечного перерізу була максимальною і щоб своїм нижнім торцем вони якомога ближче примикали до верхньої межі індукованого каналу. 5 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 90032 6 Підписне Тираж 26 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