Устройство для измерения температуры

Сеюз Советских Саареектнческих РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ и 1800699(23) ПриоритетОпубликовано 300181, Бюллетень Й 9 4 Дата опубликования описания 300 Ы 1 С 01 К 7/1 б ГосуларственныЯ комнтет СССР яо ледам нзобретеннЯ н открытнЯ(72) Авторы изобретени Х.И ханов, Р.И.Баширов и Ш анов 71) Заявитель нститут физики Дагестанског лиала Н С 4 Я."Р(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ нуноИзобретение относится к темпера -турным измерениям.Иэрестно устоойство для измерениятемпературы, содержащее полупроводниковый диод, включенный в обратномнаправлении, источник постоянного тока и измерительный прибор 1).Недостатками этого устройства являются низкая чувствительность, невозможность получения частотного выходного сигнала без дополнительныхпреобразователей.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является устройство для измерения температуры,содержащее чувствительный элемент иэарсенида галия с областями различнойпроводимости, подключенный через нагрузочный резистор к источнику тока,Чувствительный элемент устройства вы Ополнен в виде пластинчатого кристалла из арсенида галия 1 с р -р-и+ пере+ходом, содержит в базе высокоомныйперекомпенсированный слой и имеет- образную вольтамперную характеристику при прямом смещении 2,Недостатками известного устройстваявляются низкая точность измерениятемпературы, невозможность получениявыходного частотного сигнала без до- ЗО полнительных преобразователей, узкий диапазон измеряемых температур,Цель изобретения - повышение точности измерения температуры и получение выходного частотного сигнала, а также расширение диапазона рабочихтемператур.Поставленная цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде р+-р-и + структуры из высокоомного арсенида галия электронного типа, причем длина и - области не менее чем в 2-3 раза превышает дли дифФузионного смещения неосновных сителей.На чертеже изображена схема устройства для измерения температуры.Устройство содержит чувствительный элемент 1, состоящий из низкоомного слоя 2 и+-типа проводимости, высокоомного слоя 3 и-типа проводимости, низкоомного слоя 4 р -типа проводиФмости, контакты 5, нагруэочное сопротивление б, источник 7 постоянного тока и частотомер 8. Чувствительный элемент 1 изготовлен из пластинки высокоомного арсенида галия и-типа проводимости с удельным сопротивлением Р ) 10 Ом см и легирован примесями, которые дают глубокие эыерге 800699тические уровни, например, хромом. На одной поверхности пластинки диффуэией донорной примеси создан слой 2, и -типа проводимости, а на противо+положной поверхности диффузией акцепторнй примеси создан слой 4 р -типа,+ на р и и+ части пластинки нанесены эмические контакты 5. К омическим контактам присоединены выводы, к которым подключен источник 7 питания и наг" рузочное сопротивлмие 6, 36Устройство работает следующим образом.Вольтамнерная характеристика структуры при смещении ее в прямом направлении имеет участок с отрицательным сопротивлением, вызванный модуляцией проводимости и-слоя. На этом участке генерируются колебания тока. На участке отрицательного сопротивления структура имеет индуктивный характер реактивности. Индуктивность ее обусловле- М на запаздыванием по фазе тока относительно напряжения. Эта индуктивность совместно с емкостью монтажа устройства образует колебательный контур, вследствии чего в цепи структуры воз- Я иикают гармонические колебания, частота которых зависит от температуры окружающей среды. Форма колебаний синусоидальная или близка к синусоидальной. Частота генерируемых коле- у баний измеряется частотомером 8. При увеличении Температуры частота колебаний возрастает. Например, для структуры размерами 3 х 3 х 0,03-0,08 мм, с толщиной и-слоя 0,03-0,08 мм, с Ф площадью р -и перехода 1 мм , при из+ л менении температуры от 30 до 150 С частота увеличивается от 8 до 200 кГц, Максимальная чувствительность устройства 1,5 кГц/град. Интервал измеряемых температур от -50 до +150 С. 4 О Верхняя граница измеряемых температур (+150 СС) определяется температурой плавления металлического сплава, используемого для создания р+-и-перехода, а нижняя граница определяется 4 тем, что при низких температурах возникают другие физические явления, которые затушевывают эффект генерции колебаний. Рабочие тока 10 -10 А, напряжение источника тока 5-50 В.Толщина и-слоя должна превышать длину диффузионного смещения неосновных носителей не менее чем в 2-3 раза, только при этом условии происходит сильная модуляция проводимости б п-слоя, которая необходима для образования участка с отрицательным сопротивлением.Предлагаемое устройство для измерения температуры является достаточно простым, имеет высокую точность измерения, обеспечивает непосредственное преобразование температуры в частотный сигнал и может найти применение в различных отраслях промышленности, где точность измерения температуры должна сочетаться с низкой стоимостью устройства, простотой его схемы и высокой надежностью.Формула изобретенияУстройство для измерения температуры, содержащее чувствительный элемент из арсенида галия с областямиразличной проводимости, подключенныйчерез нагруэочный резистор к источнику тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения температуры и получения выходного частотного сигнала, чувствительный элемент выполнен в виде р+-и-п+структуры из высокоомного арсенидагалия электронного типа, причем длина и-области не менее чем в 2-3 разапревышает длину диффузионного смещения неосновных носителей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 233251, кл. 6 01 К 7/22, 1967.2. Авторское свидетельство СССРР 476462, кл. С 01 К 7/22, 25.09.74800699 Х т Составитель В.Голубевктор Ю. Ковач Техред И. Табакович Корректо тя Заказ е илиал ППП фПртент", г. Уагород, ул. Проек 4 401/51 ;Тирам 918 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рауш Подааскомитета СССРи открытий