Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСВИЬИЪНевикРЕСПУБЛИК 09) (11) 4(51) С 01 К 7 00 Е ИЗОБРЕТЕНВЯЕ 1 ЕЛСтви ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Патент ФРГ У 2519335,кл. С 01 К 7/24, опублик. 976.2. Авторское свидетельство СССРР 993042, кл. С 01 К 7/00, 1981.3. Авторское свидетельство СССРУ 821953, кл. С 01 К 7/16, 1978(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее в качестве термочувствительного элемента поле-вой транзистор, включенный в плечо измерительного моста, одна диагональ которого соединена с источником питания, а другая подключена к входу усилителя с регистратором, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения инерционности и повыпения надежности устройства, в него введены два дополнительных полевых транзистора, включенных соответственно между истоком и затвором, а также затвором и стоком полевого транзистора, при этом, затвор каждого дополнительного полевого транзистора соединен с его истокоме313733 6 2устройства, а также упрощение технологии его изготовления. Для уменьшения инерционности уст ройства необходимо уменьшать размеры термочувствительного элемента, который для обеспечения высокой точности измерения должен изготовляться совместно с резисторами. Однако наличие ф 5 резисторов с идентичными параметрами и большими сопротивлениями не позволяет при существующих технологиях изготовления уменьшить термочувствительный элемент до требуемых размеров. Кроме того, при изготовлении такого термочувствительного элемен; та необходимо использовать различные технологические процессы, что снижаег его надежность и, соответственно, надежность всего. устройства.Дель изобретения - уменьшение йнераионности и повышение надежности 1Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее к устройствам для измерения температуры с по лупроводниковыми датчиками температуры - транзисторами. 5Известно устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный 1 полевой транзистор, подключенный к входу измерительного усилителя 13. 10Недостатком этого устройства явля. ется требование постоянства измери" тельного тока с высокой степенью точности.Известно также устройство для из мерения температуры, содержащее измерительный мост с полевыми транзисторами, включенными в плечи моста, причем затворы транзисторов соецинены с их истоками через переменные 20 резисторы 2 3Недостатком такого устройства является его сложность.Наиболее близким по технической сущности к, предлагаемому является . 25 устройство для измерения температуры, одержащее в качестве термочувствительного элемента полевой транзистор, включенный в плечо измерительного моста одна диагональ которого соеди. З 0 иена с, источником питания, а другая подключена к входу усилителя с регистратором. В этом устройстве между источником и затвором транзистора, а также затвором и стоком транзистора включены резисторы с идентичными параметрами, причем ихсопротивление должно быть в 10-50 раз больше сопротивления канала транзистора 3 3. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее в качестве термочувствительного элемента полевой транзистор, включенный в плечо измерительного моста, одна диагональ которого соединена с источником питания, а другая подключена к входу уси лителя с регистратором, введены два дополнительных полевых транзистора, включенных соответственно между истоком и затвором, а также затвором и стоком полевого транзистора, при этом затвор каждого дополнительного полевого транзистора соединен с его истоком.На чертеже приведена схема устройства.Устройство содержит полевой транзистор 3, между истоком и затвором которого, а также затвором и стоком включены два дополнительных полевых транзистора 2 и 3, Транзисторы 1 - 3 образуют термочувствительный элемент датчик температуры) 4, которыйвключен в плечо измерительного моста на резисторах 5 - 7. Одна диагональ моста подключена к источнику питания (не показан), а другая - к усилите лю 8, соединенному с регистратором 9.Устройство работает следующим образом.При выполнении термочувствительного элемента по полупроводниковойтехнологии в едином технологическомпроцессе параметры транзисторов 2 и3 получаются идентичными. Изменениенапряжения питания термочувствительного элемента 4 приводит к тому,что транзисторы 2 и 9, включенные по.схеме генератора тока, изменяют своисопротивления так, что сохраняетсяих равенство. Вследствие равенствасопротивлений каналов транзисторов2 и 3 выполняется условие Б =Ус/2,где Б - напряжение затвор - истоктранзистора 1, НС - напряжение стокисток транзистора 1.Таким образом, вольтамперная характеристика транзистора 1 на крутомучастке характеристикиД,:(Ц,- О, ) О,- Ц, 2,где 1 - ток стока, Н - пороговоеЭс п 1 Составитель В.КуликовРедактор К,Волощук Техред Л.Коцюбня 3 г Корректор,О.Тигор Заказ 1051,2/30 Тираж 898 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам .изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 а сопротивление канала транзистораВ,:О,/Э, =1/РО.Таким образом сопротивление канала транзистора 1 не зависит от 0 и требования к стабильности П значительно уменьшаются. Изменение температуры среды приводит к изменению Б в результате чего температурная чувствительность термочувствительного элемента составляет 0,4-0,6 Х/град,При выполнении термочувствительного элемента 4 по полупроводниковой технологии на одной пластине кремния размером 1 1 мм можно изготовить несколько (5-10) термочувствительных элементов, соединенных последовательно, что позволяет в 5-10 раз повы" сить температурную чувствительность устройства по напряжению. Отсутствие паяных или сварных соединений межпу транзисторами 1 - 3 повышает надеж/ность устройства. Учитываячто при 37336планарной технологии канал транзистора размещается внутри объема полу.проводника и защищен от воздействияокружающей среды, то стабильностьустройства высока.С целью уменьшения шунтирующегодействия транзисторов 2 и 3. на транзистор 1 и повышения чувствительности термочувствительного элемента 4 10 вместо транзисторов 2 и 3 можно включать Цепочки, состоящие из несколь-ких полевых транзисторов, соединенных последовательно. При этом затворкаждого полевого транзистора долженбыть соединен с его истоком.Таким образом, введение в устройство двух дополнительных полевыхтранзисторов, позволяет значительно .снизить размеры чувствительного элемента и тем саум уменьшить инерциоиность устройства, а также повыситьего надежность, т.е. улучшить метро-флогические и эксплуатационные параметры устройства.с