Датчик температуры

 

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ по авт.св. № 993042, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, два из четьфех полевых транзисторов, включенные в противоположные плечи моста, вьшолнены на основе кремния с концентрацией легирукяцей примеси в канале 10 -10 , а два других полевых транзистора - с концентрацией примеси в канале 5 - . (Л :о ас со со

„„SU„„1198390

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (584 60 К 7 00

3gr1

13, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 993042 (21) 3614165/24-10 (22) 20. 05 . 83 (46) 15.12.85. Бюл. М - 46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) И.М. Викулин, Л.Ф. Викулина, И.Е. Майстренко и В.А. Прохоров (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 993042, кл, G 01 К 7/00, 1981 ° (54) (57) ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ по авт.св. В 993042, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличе-, ния чувствительности, два из четырех полевых транзисторов, включенные в противоположные плечи моста, выполнены на основе кремния с концентрацией.легирующей примеси в канале

10" -10" cM, a два других полевых транзистора — с концентрацией примеси в канале 5 - 10 10 "зсм .

1 11

Изобретение относится к термометр ии а именно к полупроводниковым датчикам температуры, и может быть использовано в измерительнои технике и автоматике.

Цель изобретения — увеличение чувствительности датчика температуры.

На фиг. 1 показана электрическая схема датчика температуры; на фиг.2зависимость выходного напряжения датчика от температуры для различных типов полевых транзисторов.

Датчик содержит четыре полевых транзистора 1-4, являющихся термочувствительными элементами датчика и образующих измерительный мост, одна диагональ которого подключается к источнику питания, а в другую диагональ включен вольтметр 5. Полевые транзисторы 1 и 2, включенные в противоположные плечи моста, выполнены на основе кремния с концентрацией легирующей примеси в канале в пределах 10" -10"1 см . Полевые транзисторы 3 и 4, включенные в два других противоположных плеча моста, выполнены на основе кремния с концентраци11 и 13 -3 ей примеси в канале 5 - 10 -10 см

Границы интервалов изменения концентрации легирующей примеси в канале полевых транзисторов опредечяются существующими методами очистки кремния (минимальная концентрация) и требуемой температурой зависимостью тока насыщения полевых транзисторов.

Ток насыщения полевого транзистора любой конструкции с встроенным каналом л- типа и затвором, замкнутым с истоком, определяется формулой

J = А П, где К, П - подвижн ность и концентрация основных носителей в канале; А — постоянная, опре.деляемая геометрическими размерами

;ПТ. В обычном рабочем диапазоне температур от — 60 до + 125 С с ростом о температуры подвижность уменьшается, а концентрация увеличивается.

Общая концентрация носителей в канале определяется как П - Пп+ Пе + Пл, где П вЂ” концентрация основных ноо сителей, обусловленная ионизацией легирующей примеси; Пс — концентрация, обусловленная ионизацией собственных атомов кремния; П„ — концентрация носителей, захваченных

98390 2 на поверхностйые ловушки, Рост кон- . центрации.с увеличением температуры обусловлен ростом П и уменьшением

П„, так как П„от температуры не меняется, поскольку в рабочем диапазоне температур вся примесь полностью ионизована и П „ равна ее концентрации. Относительное изменение П(Т) . существенно зависит от величины П„

10 Если П велика по сравнению с П

П „, то изменение последних практически не меняет П и J зависит тольн ко от подвижности, которая уменьшается с ростом температуры. Если Пи сравнима с П, II>, то увеличение

П и уменьшение П с ростом температуры приводят к преобладающему увеличению П по сравнению с

;уменьшением р. и J< увеличивается.

Таким образом, ток насыщения полевых транзисторов 1 и 2 с концентра15 -(1 -Ъ цией примеси в канале 10 — 10 см уменьшается с ростом температуры, а транзисторов 3 и 4 — увеличивается, 25 повышая чувствительность датчика по

t сравнению с прототипом.

Для начальной балансировки моста при заданной температуре в цепи истока полевых транзисторов 1-4 могут

30 быть включены переменные резисторы

6-9. Эти же резисторы позволяют изменять чувствительность датчика и интервал рабочих температур, определяемый линейным участком его выходной характеристики. Для расширения температурного интервала сопротивления резисторов 6-9 увеличивают, однако чувствительность датчика при этом уменьшается.

П р и и е р . B качестве полевых

40 транзисторов 1 и 2 использовались транзисторы типа 2П103,202,303, в качестве полевых транзисторов 3 и 4транзисторы типа КП305,313,350 при

E = 20B и нулевом сопротивлении ре45 зисторов 7-9.

Наибольшей чувствительностью (1В/ град) в интервале температур от -10 до + 10 С обладает датчик из КП305-2ПС202, наименьшей (О,ЗВ/

50 град) — датчик из КП313-2П303 (фиг. 2), тем не менее чувствительность всех указанных датчиков выше чувствительности прототипа (0,1В/ град).

1198390

Составитель В. Голубев

Техерд Ж.Кастелевич Корректор M. иакси винед

Редактор M. Петрова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7713/42 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5