Термометр сопротивления

Изобретение относится к измерению температуры в условиях воздействия магнитных полей,Известны металлические термометры сопротивления, предназначенные для работы в магнитных полях .1 .Недостатком металлических термометров является их невысокая температурная чувствительность.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термометр сопротивления, содержащий чувствительный элемент из монокристаллического полупроводника с двумя омическими контактами 2.Полупроводниковые сопротивления имеют значительно большую чувствительность к изменению температуры по сравнению с металлическими, однако они не позволяют производить точные измерения температуры в условиях воздействия магнитного поля. Это связано с тем, что полупроводники отличаются высокими значениями подвижности носителей заряда.1 О 15 20 25 Цель изобретения - повышение точности измерения температуры в условиях воздействия магнитногополя.Поставленная цель достигается тем, что в термометре сопротивления,30 содержащем чувствительный элемент из монокристаллического полупроводника с двумя омическими контактами, чувствительный элемент выполнен с поперечными размерами в плоскости, пер пендикулярной линии, соединяющей контакты, меньшими наибольшей характерной диффузионной длины свободных носителей заряда, но превышающими длину экранирования полупроводника. 40Чувствительный элемент выполнен с поперечными размерами в плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей контакты равными наименьшей характерной диффузионной длине сво бодных носителей заряда полупроводника.Снижение влияния магнитного поля в полупроводниковом термометре обусловлено тем, что в монокристалле полу проводника, поперечные размеры которого в плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей контакты, не превышают характерной диффузионной длины свободных носителей заряда полу проводника диффузионной длины электронно-дырочных пар, длины энергетической релаксации или длины междолинной релаксации полупроводника), под действиемэлектрического и магнитного полейв направлении, перпендикулярном токуи проекции вектора магнитного поляна плоскость, перпендикулярную току,возникает градиент концентрации свободных носителей заряда с постояннымхарактерным параметром. Появлениеградиента концентрации свободныхносителей приводит к возникновениюпоперечного диффузионного тока, действие магнитного поля на которыйуменьшает изменение проводимости полупроводника в магнитном поле,Если поперечные размеры полупроводникового элемента в указаннойплоскости примерно равны наименьшейиз диффузионных длин, то понижениечувствительности к магнитному полюбудет максимально, так как движениесвободных носителей в плоскости,нормальной линии, соединяющей контакты, происходит без релаксации любогоиз характерных параметров и приводитк возникновению градиента концентрации носителей со всеми характернымипараметрами,Снижение чувствительности к магнитному полю наблюдается при всехзначениях скорости релаксации характерного параметра на боковых поверхностях чувствительного элементатермометра. Однако при больших скоростях релаксации будет происходитьчастичное разрушение градиента концентрации носителей с постояннымхарактерным параметром. Поэтомубоковые поверхности полупроводникового чувствительного элемента должныбыть обработаны такчтобы скоростьповерхностей релаксации характерного параметра была минимальна.Скорость поверхностей релаксации характерного параметра определяется рельефом поверхности полупроводника, его зарядовым состоянием, химическим составом оксидного покрытия, его структурой и примесями, вводимыми в процессе обработки поверхности полупроводника. Минимальные скорости достигаются при минимальных концентрациях примеси, дефектов структуры и при рельефе с размером неоднородностей меньше длиныволны электрона на поверхностях, содержащих слои сильного истощения или обогащения.Поскольку условие малости скорости и верхностной релаксации харакПодписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 11 терного параметра требует создания на поверхности слоев истощения или обогащения, то необходимо, чтобы не ухудшить температурную чувствительность, поперечные размеры чувствительного элемента выполнить большими, чем длина экранирования полупроводника.П р и м е р. Термометр сопротивления изготовлен из электронного айтимонида индия с концентрацией свободных электронов 3 ф 10 см подвижностью 610 ф см /В с, при диффузионной длине электронно-дырочных пар 40 мкм и длине экранирования 0,3 мкм. Чувствительный элемент выполнен в форме узкой прямоугольной пластины длиной 220 мкм, толщина которой 4-30 мкм. Поверхность полу" проводника обработана методом меха нического полирования и анодного Заказ 7442/29 Тираж 822 18872 4травления в смеси азотной, плавиковой и уксусной кислот, что обеспечивает скорость поверхностной релаксации электронно-дырочных парл 100 см/с. 5На чертеже приведены зависимостиотносительного изменения сопротивления термометров от величины магнитного поля для чувствительных элемен О тов разной толщины (кривая 1 соответ"ствует толщине чувствительного эле"мента 30 мкм, кривая 2 - 15 мкм,кривая 3 - 13 мкм, кривая 4 - 10 мкм,кривая 5 - 7 мкм и кривая 6 " 5 мкм).1 Предлагаемый термометр позволяетсущественно уменьшить погрешностьизмерения температуры от воздействия магнитного поля по сравнению спрототипом и может быть использованвследствие его малых размеров дляизмерения нестационарных температур.