Датчик температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/22 

I1 Изобретение относится к uptiQopocTpoe ннк а может быть испопьзовако qns йэ мсреш я температуры поверхности тверqbiK , теп, жчйцшк и газообразиык срео, в том чиспе и агрессивных. Известны датчики температуры, в которых в качестве термочувствительног эяемента испоиьэованы рвзптгчные попупровоцниковыепрнборьт (терморезисто ры, даюцы, туфисторы и т. ц.) Cl Неаостатками известных датчиков явпяются относительно 1шзкая чувствитепь ность, ппокая воспройзвоцимость, низкие С та6нпьность и точность, огранч1ченный температурный циапазон, бояьшая тепповая инерщш. Нйибопее бттзким по текнической сущ ности к изобретению является цатчйк температуры, соцержащий попупровощшковый термочувствительный элемент, вЬпшпненный в вице монокристаппа кремния нитевнцной ипи игопьчатой формы, снабженного омическнми контактами .2 Нецостатгш такого датчика закпючаются Е относитеяьно мапой чувствителыHocTV3 к Иамененню температуры Инествбипьности его характеристики нри возаействии агрессивной срецы, что сущест венпо снижает точность йзмерешш. Цепь изобретения - повышение чувст- витепьности гдатчика, Поставпенная цепь постигается тем, что в датчике температуры, содержащем попупровоцнккоБый термочувствитепькы эпем&нт, выполненный в вице монокрйста па кремния нитевицной ипи игольчатой формы, снабженного омическими контакта ми, на поверкность мопокристаппа кремния нанесено циэпектрическое покрытие из материапа с температурным коэффи- циентом пинейного раси-шрения, превышающим температурный коэффициент пинейнрго расширения попупровоаника, а цв омических контакта моиокристаппа кремния распопожены симметрично на расстоя НИИ относитепьио его серецины, опрецепяемом по формупе С(Т| °. цпина монокристацпа кремния; ширина грани мококристаппа кремния у его торца; Г(7) - коэ хрициент передачи цеформа ции от циэпектрического покрытия и монокристаппу креМ ния, зависящий от температу- . ры; 87 Ъ - безразмерный коэффипиент, учитывающий краевой эффект и определяемый опытным путем. На фиг. 1 показан оатчик температуры с Гермочувствитепьным элементом на основе монокристаппа попупровоаника игопьчатой формы; нп фиг. 2 - то же, с термочувствительным эпементсм,изго товпенным на основе монокристаппа лопупровоцника нитевицной формъ. Датчик температуры состоит из термочувствительного эпемента 1, омическик контактов с токовыми вывоцами 2 15 3 циэпектрического покрытия 4. Термочувствительный эпемент Х зизготовпен из монокристагшй попупровоа ника - кремния р-типа с ориентацией оси роста 111 и имеет игольчатую ипи нитевицную форму. Направпен;ие 111 в кремнии соответствует его наибольшей чувствительности к деформации. Коэффициент тензочувствитепьности при этом достигает 100 и.бопее. Монокристалпи- . ческие иглы, и нити кремния выращивают методом газотранспортных, реакций в закрытой ампупе ипи проточной сиотеме. Эти методы позволяют получать монокристйпяы кремния нужных циаметров, цпины и формы, а также в массовом количестве и с ицентичными карактерио-тиками. Монокристаллы кремния, получен ные такими методами, имеют в сечениги форму правильного шестиграьшик/а. Обычно монокристаллы вырастают бесциспокашюнными и с высоким совершенством структуры объема и поверхности, поэтому не требуют дополнительной меканической ипи другой обработки. Для изготовления термочувствительного элемента можно использовать методы, например из крупных монокристаллов кремния, применяя существующую технопогию (ориентация образца, выпиливание, травление и т. д.). Однако такая текнопогия является более сложной и более трудоемкой. Кроме того, дает куцшие результаты, так как при выпиливании существенно нарушается совершенство структуры как объема, так и на поверхности монокристалла полупроводника, что приводит к ухудшению стабильности свойств и суншет температурный диапазон использования. Омичес1Ше точечнъге контакты 2 и 3 с токовыми выводами и монокристаллу кремния для включения в эпектричвс сую цепь могут быть изготовлены точечной сваркой или другими- известными метода

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, соцержашнй попупровоцииковый термочувствитепьный эпемент, выполненный в виае монокристаппа кремния нитевицнрй ипи игольчатой формы, снабженного омическими контактами, о т п и ч a ющ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности датчики, на поверхность монокристаппа кремния нанесено диэлектрическое пок{№1тие из материала с температурным коэффициентом ли- нейного расширения, превышаюашм темпе-ратурный коэффициент линейного расширения полупроводника, a два омических контакта монокристалла кремния расположены симметрично на расстоянии относительно, его сереаины, определяемом по формуле Ъ 2 С(Т) L, - длина монокристалла кремния; где ( - ширина грани монокристалла кремния у его торца; С(т) - коэффициент передачи дефорцi «а1Ши от диэлектрического (/ покрытия к монокристаллу кремния, зависящий от темпеС ратуры; Ъ - безразмерный коэффициент, учитывающий краевой эффект н определяемый опытным путем. СП ю 00 00 (Patj