Терморезистор

 

1.ТЕРМОРЕЗИСТОР, содержащий термочувствительный элемент, Выполненный из VOjj , размещенный на подложке и снабженный электродами, ооединенньми с токоподводами, о т личающийся тем,что,с целью расширения диапазона измеряемых : температур, в термочувствительный элемент введена добавка Nb , распре деленна) в объеме термочувствительного элемента с плавным изменением концентрации в плоскости размещения электродов в направлении, перпендикулярном к линии, соединяющей их центры. . 2. Терморезистор по п.1, отличающийся тем, то концентрация добавки изменяется в пределах (Л 0,1-8,9 ьюл.%.

59) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

cawl

РЕСПУБЛИК

Э($9С 01 К 7 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCNDNh СаидЕтВЪетвм (21) 3347910/18-10 (22) 15 ° 10.81 (46) .23 08.83. Бюл, В 31 (72) В.В.Михневич, Н.K.Толочко и В.Н.Нестерко (7l) Витебское отделение Института физики твердого тела и полупроводников AH Белорусской CCP (53) 536.531(088.8) (56) 1. Линевег Ф. Измерение температуры в технике. Справочник. М., Металлургия, 1980,с.135-136, рис. 379.

2. Бугаев А.А.,Захарченя Б.П.

Чудновский Ф.А. Фазовый переход металла — полупроводник и его применение. Л., Наука, 1979,с,l57160, рис. 94 (прототип). (54) (57) 1.ТЕРМОРЕЗИСТОР, содержащий термочувствительный элемент, выполненный из ЧОр, размещенный на подложке и снабженный электродами, соединенньии с токоподводами, о тл и ч а ю шийся тем,что,с целью расыирения диапазона измеряемых температур, в термочувствительный элемент введена добавка Nh, распре деленная в обьеме термочувствителького элемента с плавным изменением концентрации в плоскости размещения электродов в направлении, перпендикулярном к линии, соединяющей их центры.

2. Терморезистор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что концентра- Е

Я ция добавки изменяется в пределах

0,1-8,9 мол.% °

1037084

Изобретение относится к термометрии, а именно к конструкциям термо- резисторон.

Известен полупроводниковый датчик(1) термометра сопротивления, содержащий термочунствительный элемент и выводы,с помощью которого можно измерять температуру в интервале 50 — 180ОС

Однако указанный термометр обладает сравнительно невысокой чувствительностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является терморезистор 2), содержащий термочувствительный элемент, выполненный из U0» размещенный на подложке и снабженный электродами, соединенными с токоподнодами. Характерным свойством указанного материала (U ) которое положено в основу работы терморезистора, является наличие фазового перехода металл — полупроводник, сопровождающегося резким изменением электросопротивления (скачком) .

Терморезистор, изготовленный на основе окислон ванадия, обладает рядом преимуществ, а именно: большой чувствительностью (проводимость

ЧО при фазовом переходе изменяет ся ь 10 раз), высокой надежностью.

Недостатком указанного терморезиатора (с термочувстнительным элементом на основе окислов ванадия) является узкий диапазон измеряемых температур, как правило, лежащий в пределах 10 С. Это объясняется тем, что =-начение температуры срабатывания терморезистора соответствует значению температуры фазового перехода в материале термочувстнительного элемента, который происходит во всем объеме материала одновременно вследствие его однородности. При этом электросопротивление также изменяется но всем объеме элемента одновременно.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых температур.

Укаэанная цель достигается тем, что в термочувстнительный элемент введена добавка Nb, распределенная в объеме термочувствительного элемента с плавным изменением концентрации н плоскости. размещения электродов н направлении, перпендикулярном к.линии, соединяющей их центры.

Кроме того, концентрация добавки изменяется в пределах 01-8,9 мол»%.

На фиг. 1 представлен предлагае» мый терморезистор, вид сбоку1 на

:,фиг, 2 — то же, вид снерху; на фиг. 3 — график концентрации примеси (КЬ) в объеме чувствительного элемента, t

Терморезистор содержит термочунствительный элемент 1, электроды 2, .подложку 3, токоподводы 4. Концентрация примеси изменяется н направлении, перпендикулярном к направлению электрического тока 1,.протекающего через терморезистор, или, что все равно, в плоскости размещения электродов в направлении, перпендикулярном линии соединяющей их центры.

Терморезистор имеет более широкий диапазон измеряемых температур по сравнению с известным. Это связано с тем, что, по мере изменения температуры, переход в новую (металлическую или неметаллическую) фазу происходит не по всему объему материала одновременно, а плавно: первоначально образуется тонкий слой новой фазы, который затем постепенно утолщается с изменением температуры, заполняя весь объем. Благодаря этому в терморезисторах, изготовленных на основе таких материалов изменение сопротивления в зависимости от температуры происходит не резким скачком в узком температурном интервале, а плавно в более широком диапазоне температур.

Указанное свойство терморезисто-I ра объясняется наличием зависимости температуры фазового перехода от концентрации добавки и наличием градиента этой концентрации в объеме элемента.

Выбор в конкретном случае миниЗ5 мально возможного значения концентрации добавки ниобия (0,1 мол.%) определяется чувствительностью метода микрорентгеноспектрального анализа, позволяющего определять

40 концентрацию. Выбор максимальйо возможного значения (8 9 мол.%) связан с появлением в материале элемента новой неметаллической фазы при возрастании концентрации .ниобия ныше указанного предела, что ведет к нарушению нормальной работы терморезистора.

Пример . На стеклянной подложке формируют методом вакуумного напыления резистивную пленку соединения Ч Nb< 0 (гдe Х вЂ” концентра-, ция добавки, мол.%) толщиной 2000 А в виде прямоугольника размерами 10х х15 мм. Градиент концентгации направлен вдоль короткой стороны прямоугольника, Концентрация изменяет,ся равномерно от 0-,1 мол.% у края одной длинной стороны,цо 8,9 мол.% у края противоположной стороны.По краям коротких сторон пленочного пря моугольника формируют тем же методом алюминиевые электроды, Выполненный .таким образом терморезистор позволя ет измерять температуру от 339 К,что соответствует концентрации добавки

65 0,1 мол.%, до 249 K,÷òo соответствует

1037084

Составитель Г.Мухина

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Костик

Корректор A.Çèìoêoñoâ

Заказ 5992/42 Тираж 873

ВЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий..

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4 концентрации добавки . 8,9 мол.В.

При этом сопротивление термореэистора изменяется по-прежнему на не сколько порядков

При сохранении высоких значений 5 чувствительности значительно возрас-. тает диапазон измеряемых температур,,.в частности, в термореэисторе, выполненном на основе g>N 0 (0,001-.

Х 0,089), ширина диапазона измеряе- 10 мых температур возрастает приблизи+ тельно в 9 раэ по сравнению с избег;тным термореэистором.

Термочувствительный элемент термореэистора может содержать в качестве добавки вместо ЫЬ другие веа ества, например хром, вольфрам (Cr,N). Кроме того, в качестве материала термочувствительного элемента может .быть использована, например, полутораокись ванадия +0>c примесью титана T) (проводимость V<0> при, фазовым переходе изменяется в 10 раз .

Таким образом, изобретение поз- воляет расширить диапазон измеряемых температур при сохранении высокой чувствительности.