2. Измерительные преобразователи температуры
Для измерения температуры в широком диапазоне используются различные конструкции датчиков и различные полупроводниковые материалы в качестве основы для чувствительного элемента с целью создать терморезисторы с высокой стабильностью и мало подверженные влиянию посторонних внешних воздействий /7,8/.
Нами при создании измерительных преобразователей температуры использован полученный по разработанной технологии объемный дисперсный германий, а также пленки германия. Дисперсный германий получен на основе исходного германия n-типа с удельным сопротивлением 15 Ом·см путем воздействия высоких давлений и температур. В результате дисперсный германий имел р-тип проводимости с высокой концентрацией носителей тока при комнатной температуре, что позволяет предположить, что акцепторные уровни созданы структурными дефектами /6/.
Главная >> Публикации >> Полупроводниковые измерительные преобразователи... (температуры)
Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2023 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
русский / english
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
На рис.6 показано схематическое изображение преобразователя температуры на основе пленочного германия. Размеры чувствительных элементов преобразователей из объемного германия 0.5х1.0х1.0 мм, пленочного 0.2х1.0х1.0 мм. Электрическое сопротивление при 300 К составляет величину 1-10 Ом, при 4.2 К примерно 50-100 кОм. Чувствительность при 4.2 К - 100-200 %/К. Токи питания при 4.2 К - 1-10 мкА. Пленочные преобразователи имеют электрическое сопротивление при 300 К 1-50 кОм и предназначены, в основном, для измерений в климатическом диапазоне. Изолирующая подложка может быть металлизирована, что допускает применение пайки при монтаже и обеспечивает хороший тепловой контакт. Характеристики основных типов преобразователей температуры приведены в таблице 3.
На рис.7 показана характерная температурная зависимость величины электрического сопротивления датчиков, на основе дисперсного германия, а на рис.8 зависимость величины погрешности измерения температуры, возникающей в магнитном поле за счет эффекта магнитосопротивления.
Для измерений температуры в магнитных полях нами так же разработана конструкция чувствительного элемента, позволяющая компенсировать влияние магнитного поля путем сложения на измерительных контактах эффектов Холла и магнитосопротивления /9/. При измерении эффекта Холла измерительные контакты размещают симметрично напротив друг друга, перпендикулярно токовым, а при измерении магнитосопротивления они смещены или находятся вместе с последними.
Если же разместить токовые и измерительные контакты на образце так, как показано на рис.9, то при указанных на рисунке направлениях тока и магнитного поля, в полупроводнике n-типа проводимости изменение напряжения на измерительных контактах Uu , связанное с эффектом Холла и изменение напряжения, связанное с увеличением сопротивления образца в магнитном поле, будут иметь разные знаки, и поэтому складываясь будут приводить к меньшей величине измеряемого напряжения Uu по сравнению с тем, которое было бы при исключении одного из эффектов. В случае если холловское напряжение на контактах будет равно изменению напряжения на этих же контактах за счет магнитосопротивления, то измеряемое напряжение Uu будет таким как и в отсутствие поля и соответствовать градуировочному, зависящему только от температуры. Нами показано /9/, что для этого измерительные контакты необходимо разместить на расстоянии:
L = aRx /ρM
где а - ширина пластинки, Rx и M =Δρ/ρB - постоянная Холла и магнитосопротивление соответственно в области измеряемой температуры, ρ - удельное сопротивление, B - индукция магнитного поля.
Точность измерения таким датчиком зависит от точности соблюдения параметров конструкции датчика и степени линейности зависимостей эффектов Холла и магнитосопротивления от магнитного поля. На изготовленных нами датчиках на основе пленок германия на арсениде галлия точность в области температур жидкого гелия и магнитных полей до 8 Тл не хуже 0.01 К.
- 3 -
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
