Терморезистор, не требующий индивидуальной градуировки
Использование: для измерения температур в диапазоне от-20 до 500°С. Сущность изобретения: термочувствительный элемент терморезистора выполнен из поликристаллического кремния с концентрацией примеси, не превышающей величины 2-10 см , что позволяет помимо расширения диапазона рабочих температур и повышения чувствительности улучшить воспроизводимость и технологичность изготовления терморезисторов в связи с исключением операции выращивания монокристалла. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 С 7/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР <) О -I
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
°:7;."Ж
2,дррк-:-":4 (л) V (Л
M (л) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4783283/21 (22) 22.01.90 (46) 30.05.92, Бюл, ¹ 20 (71) Физико-технический институт им.
А.Ф. Иоффе (72) М.Л. Кожух, Н.С. Липкина и M.Н. Матвеев (53) 621,316.8 (088,8) (56) Физика и техника полупроводников, 1979, т. 13, В 11, с. 2290 — 2291. (54) ТЕРМОРЕЗИСТОР, HE ТРЕБУЮЩИЙ
ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ГРАДУ IPOBКИ
Изобретение относится к полупроводниковой термометрии и может быть использовано для измерения температуры в диапазоне от -20 до 500 С.
Цель изобретения — расширение диапазона рабочих температур и повышение чувствительностии терморезистора.
Установлено, что поликристаллический кремний с определенной концентрацией примеси позволяет расширить диапазон рабочих температур терморезистора и увеличить его термочувствительность, При этом нижний предел конце..трации примеси не ограничен физически, а зависит от существующих на сегодняшний день технологий очистки кремния. При превышении концентрации примеси более 2 10 см, изменя15 ется температурная зависимость проводимости поликристаллического кремния, что приводит к необходимости индивидуальной градуировки каждого терморезистора и ухудшению термочувствительности, В то же время, выполнение чувствительного элемента из поликристаллического кремния с концентрацией примеси, не превышающей установленную величину, одновременно приводит к суще„, Ы „1737523 А1 (57) Использование: для измерения температур в диапазоне от -20 до 500 С, Сущность изобретения: термочувствительíb é элемент терморезистора выполнен из поликристаллического кремния с концентрацией примеси, не превышающей величины 2-10 см, что позволяет помимо расширения диапазона рабочих температур и повышения чувствительности улучшить воспроизводимость и технологичность изготовления терморезисторов в.связи с исключением операции выращивания монокристалла. 3 ил. ственному расширению температурного диапазона (от -20 до 500 С) и увеличению термочувствительности (В = 6400 К), причем термочувствительность одинакова для всех терморезисторов, изготовленных из такого поликремния. Ввиду того, что кремний является основным материалом микроэлектроники, в которой разработана планарная технология, это позволяет миниатюризовать приборы, в значительной степени повысить воспроизводимость и технологичность изготавливаемых терморезисторов. Рабочий диапазон напряжений терморезисторов из поликристаллического кремния достигает 3 В, что значительно больше, чем у известного терморезистора.
На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг, 2 — типичные температурные зависимости для двух терморезисторов, изготовленных из поликристаллического кремния марки КПО и
КП1; на фиг. 3 — типичная вольт-амперная характеристика терморезистора из поликристаллического кремния (марка КПО).
Устройство содержит термочувствительный элемент 1 терморезистора и контакты 2, 1737523
Терморезистор работает следующим образом.
Через терморезистор пропускается измеряемый электрический ток, осуществляется измерение падения напряжения, после чего определяется сопротивление терморезистора. Изменение температуры приводит к изменению сопротивления терморезистора, а, следовательно, и к изменению измеряемых величин, Каждому значению сопротивления терморезистора однозначно соответствует определенная температура, Пример. Терморезистор изготовлен следующим образом. Из поликристаллического кремния марки КПО и КП1, концентра з . з -з ция примеси в которых 10 и 5 10 см вырезались образцы в виде шайб толщиной
1 — 2 мм и диаметром 6 мм. На противоположные стороны шайбы наносились омические контакты: на шлифованную поверхность образца электрохимически осаждался никель. Затем точечной сваркой приваривали к поверхности образца золотые проволочки диаметром 50 мкм.
На этих образцах проведены измерения температурных зависимостей сопротивления и вольт-амперных характеристик терморезисторов, результаты которых приведены на фиг. 2. Из фиг. 2, а видно, что в диапазоне от -20 до 500 С все терморезисторы имеют одинаковый наклон, что свидетельствует об их одинаковой термочувствительности. Из фиг, 2, б, на котором приведена типичная вольт-амперная характеристика терморезистора из поликристаллического кремния (марка КПО), видно, что диапазон линейности составляет 3 В, в то время как у извест5 ного терморезистора диапазон линейности вольт-амперной характеристики 0,5 В.
Таким образом, предлагаемый терморезистор, расширяет диапазон температур от
20 — 180 С до (-20)-500 С, При этом одновре10 менно почти в 1,5 раза увеличивается термочувствительность с 4400 К в известном терморезисторе до 6400 К в предлагаемом, Достоинством предлагаемого терморезистора также является расширение диапазо15 на линейности примерно в 5 — 6 раз. Кроме того, преимуществом предлагаемого терморезистора является его высокая технологичность при изготовлении в связи с исключением операции выращивания моно20 кристалла, а также низкая стоимость поликристаллического кремния.
Формула изобретения
Терморезистор, не требующий индивидуальной градуировки, содержащий термо25 чувствительный элемент, выполненный из кристаллического полупроводникового материала, и контакты, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур и повышения чувстви30 тельности, в качестве полупроводникового материала использован поликристаллический кремний с концентрацией примеси, не
15 -3 превышающей величины 2 10 см
1737523
R,Îì то
4 (а
40Р ЯРО 200 100 Ы
Фиг.г
I,рА
Ф О
Р
Т= 232 К
ыг. 5
Составитель Ю. Кондрахина
Редактор И. Сегляник Техред М.Моргентал Корректор Н, Король
Заказ 1896 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101
