Датчик температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K7/01 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть; использовано в системе контроля и устройствах автоматического измерения температуры.

Известен датчик температуры с критической температурюй фазового- перехода металл-полупроводник ( ФПМП ) марки СТ8 и СТ9 на основе окислов ванадия, которые резко меняют свое сопротивление при этой температуре. Отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС) для СТ9 превосходит более чем в 30 раз ТКС обычных.терморезисторов. Это повышает чувствительность датчика особенно в области ФПМП. Наличие особой ; точки на кривой температурной зависйм«1сти сопротивления позволяет использовать такой датчик в систаме измерения и регулирования.т пературы, что повышает его функциона.пьные возможности пи сравнению с обычнкх и терморезистораг.1и .

Однако изменятврабочую точку измеряемой или регулируемой температуры у известного датчика трудно без предварительной греющей перестройки с испо.пьзованием дополнительного источника питания в цепи

датчика. Греющая перестройка создает тепловой фон, который ухудшает точность измерения и оказывает разрушающее действие на исследуемые или контролируемые объекты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик температуры на основе окислов ванадия и теллура, представляющий

10 собой стеклообразный материал, со-, держащий ТеО и VaOj в качестве активных компонентов при атомном содержащий Te:V (75:25) - (45:55 снабженный двумя омическими электро15дами, которые наносятся на лицевую и тыловую поверхность указанного материала. Толщина стеклообразного материала между омическими электродами составляет порядка 50мкм.

20 Датчик прост и дает возможность проводить ко1-/ро.пь температуры на разных площадях и в разных объемах Г2 .

Однако этот датчик температуры не позволяет непрегялвно измерять

25 температуру в заданном диапазоне и осуществлять негреющую оптическую перестройку, а также вести контроль за изменением температуры.

Цель изобретения - повышение точ30ности измерения температуры малогабаритных объектов путем исключения х перегрева.

Указанная цель достигается тем, то в датчике температуры, выполненном в виде пленки из полупроводникового материала с температурным фазовым переходе с двумя электроами, размещенной на диэлектрической одложке, между пленкой из полупроводниковрго материала с температурным фазовым переходом и одним из электродов расположен слой из фотопроводящего материала, причем подложка и прилегакиций к слою из фотопроводящего материала электрод выполнены оптически прозрачными.

На фиг. 1 приведен датчик температуры, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - кривые температурных зависимостей фотоЭДС, снятые при освещении светом с разными длинами.волн.

Датчик температуры состоит из диэлектрической пластины 1, прозрачной в видимой области спектра и не меняющей своих свойств под действием температуры. На диэлектрическую пластину нанесены тонкий слой 2 прозрачного в видимой области мат риала , обеспечивающий омический контакт с фотопроводником , а затем слой 3 фотопроводника, не меняющий своих оптических свойств в интервале температур, где происходит ФПМП. На слой 3 нанесен слой 4, испытывающий температурный фазовый переход металлполупроводник , и последним - внешний омический контактный слой 5, который может быть выполнен, нaпpи /Iep, в виде сетки.

Датчик работает следующим образом,

При освещении датчика негрекнцим светом (энергия светового излучения не должна оказывать существенного влияния на тепловой режим и быть 10 Вт) с длиной волны, лежащей в интервале 500-900 нм, излучение проникает вглубь датчика и попащает на контакт фотопроводник-материал с температурные ФПМП. Свет генерирует электронно-дырочные пары, разделяющиеся на контакте. Возникает фото-ЭДС, которая уменьшается с ростом температуры. При определенной; температуре происходит ФПМП, подтверждением могут служить изменение характера Гемпературной зависимости сопротивления датчика и визуальное изменение цвета термохромного слоя. При ФПМП происходит смена знака фото-ЭДС, которая может быть объяснена изменением характера контакта фотопроводник-материал с температурным ФПМП с запорного на антизапорный.

С помощью датчика можно определить любую температуру, лежащую в интервале от 20 до . Перестройку диапазона измерения осуществляют негреющим оптическим способом, что увеличивает точность измерения за счет исключения помех, создаваемых греющей перестройкой.

Технико-экономические преимущества предлагаемого датчика температуры по сравнению с известным состоят в обеспечении возможности непрерывного измерения температуры малогабаритных объектов в пределах выбранного диапазона, негреющей оптической перестройки диапазона измеряемых температур, увеличивающей срок эксплуатации исследуемых ;сред, а также боле точного измерения температуры.

Формула изобретения

1.Датчик температуры, выполненный в виде пленки из полупроводникового материала с температурным фазовым переходом с двумя электродами, размещенной на диэлектрической подложке, отличающ,ий ся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры малогабаритных объектов путем исключения их перегрева, между пленкой из полупроводникового материала с температурным фазовым переходом и одним из электродов .расположен слой из фотопроводящего материала.

2.Датчик по п. 1, отличающий с я тем, что подложка и прилегающий к. слою из фотопроводящего материала электрод выполнены оптически прозрачными.

Источники инфорелации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бугаев А.А., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А. Фазовый переход металл-полупроводник и его применение. Л., Наука, 1979, с. 160.

2.Заявка Японии 48-40394, кл. Н 01 С 7/00, опублик. 1973

( прототип ).

Т

x.

155S5555 5 5 5« KJ5 J5555 5f«SS S«S« 55 SS 5 i5;SJ i5;Si

t if f I f t if