Термометр сопротивления Советский патент 1982 года по МПК G01K7/16 

(54) ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к термометрии, а именно к пленочным термометрам сопротивления. Известен термометр сопротивления содержащий чувствительный элемент в виде полупроводниковой пленки, легированной примесью и нанесенной на диэлектрическую подложку, причем полупроводниковая пленка выполнена в виде последовательности зон. с различной степенью легирования fij . Однако диапазон измеряемых температур таким термометром ограничен и не простирается ниже 100 К. Известен также термометр сопротив ления, состоящий из пленки свинца и / тленки олова, нанесенных на диэлектрическую подложку 2 . Недостатком данного термометра является узкий диапазон измеряемых температур (3,.87-7,2 К). Наиболее близким по технической сущности к изобретению является термометр сопротивления, содержащий чув ствительный элемент в виде композитной пленки, нанесенной на диэлектри ческую подложку и состоящей из дисперсных контактирующих между собой металлических частиц в стекловидной матрице 3 . Температурный коэффициент сопротивления известного термочувствительного элемента является положительным и определяется температурной зависимостью сопротивления метгишических частиц, поэтому чувствительность его при низких температурах хуже, чем у полупроводо1иковых датчиков.. Цель изобретения - увеличение чувствительности термометра сопротивления в широком диапазоне температур Поставленная цель достигается тем, что в известном термометре сопротивления, содержащем термочувствительный элемент в виде композитной пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку, термочувствительный элемент выполнен вакуумным напылением в виде гранулированной пленки, состоящей из изолированных металлических частиц в полупроводниковой матрице. Кроме того, теркюметр сопротивления изготовлен с гргщиентом состава по длине и разбит системой контактов на секции. На фиг. 1 показан предлагаемый термометр, общий вид на фиг. 2 графики зависимостей электросопротивления термометра на разных участках от температуры. Термометр содержит диэлектрическую подложку 1, термочувствительный элемент, выполненный в виде гра нулированной пленки 2 с градиентом концентрации составляющих ее компонентов , и систему токовых 3 и 4 и потенциальных 5 контактов. Гранулированная планка 2 может бать получена соиспарением в вакуум из двух источников - металла и полу проводника. Вещества, участвующие в соиспарении, подбирают таким образом, чтобы они не образовывали друг с другом твердых растворов или химических соединений. Металлической составляющей могут быть, например, Su, РЬ, Дп, Ад и Аи. В ка честве полупроводниковой компоненты могут быть, например, Ge и 51. Темперйтура подложки при осаждении сос тавляет не менее 2/3 температуры плавления металла (по шкале Кельвин При напылении на подложку с такой температурной металл собирается в гранулы. После осаждения производится кри талиэационный отжиг, что необходимо для стабилизации свойств пленки. В результате получают гранулированную пленку с островками металла, окруже ными поликристаллическим полупровод ником. Проводимость в такой системе осуществляется по металлическим ipa нулам и полупроводниковым барьерам между ними, что и определяет зависимость сопротивления от температуры. Температурный коэффициент сопро тивления является отрицательным- и может быть задан в широких пределгЬс в зависимости от расстгояния между гранулами металла, а значит, от сос тава пленки, который определяется расположением участка датчика относительно испарителей. Таким образом, для измерения в данном интервале температур можно выбрать участок датчика с оптимальной зависимостью сопротивления от температуры. Для этого .поперек плен ки наносится система контактов, которой термометр разделяется на секции. . Пример. Термометр сопротивления изготавливают в виде гранулированной пленки толвдиной 130 нм, по чаемой соиспарением в вакууме с дав лением Ю мм.рт.ст, олова и германия на ситалловую подложку, нагретую до . После осаждения пленка отжигается при в течение 30 мин. На фиг. 2 приведены кривые зависимостей электросопротивления термометра на разных участкх от темпе- ратуры: 6 - на участке с объемной концентрацией Ge 62,6%} 7 - 63,3%; 8 - 63,9%, 9 - 64,5% и 10 - 65,2%. Через термометр сопротивления (токовые контакты 3 и 4) пропускают малый измерительный ток (несколько мкА). Напряжение, пропорциональное сопротивлению термометра, снимается с двух потенциальных контактов и подается на измерительный прибор. Последовательно подключая измерительный прибор к любым двум рядом расположенным потенциальным контактам, определяется сопротивление каждой секции образца. Для любого температурного интервала в пределах 4-1000 К можно подобрать участок термометра с чувствительностью не хуже 240 Ом/град. При этом интервал изменений сопротивления термометра находится в удобном для измерений диапазона (10-60 кОм). Расширение диапазона измеряемых температур (как ниже 4К, так и выше 100К), достигается изменением содержания металлической и полупроводниковой компонент в термометре. Формула изобретения 1.Термометр сопротивления, содержа1ф й чувствительный элемент в виде ; композитной пленки, нанесенной на i диэлектрическую подложку, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности в широком диапазоне температур, чувствительный элемент вшюлнен в виде грану лиров нной пленки из изолированных Металлических частиц в полупроводниковой матрице. 2.Термометр по п.1, о тл и ча b ц и и с я тем, что он изготовлен с града1ентом состава по длине и раз- делен системой контактов на секции. Источники инфорглации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 665216, кл. G 01 К 7/16, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР 508688, кл. G 01 К 7/16, 1974. 3.Патент Франции № 2160474, кл. G 01 К 7/00, опублик. 03.08.73 (прототип).

/

-