Способ стабилизации терморезисторов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение стабильности терморезисторов путем интенсификации процессов их старения. Электротермотренировку в режиме импульсного нагрева материала рабочего тела терморезисторов осуществляют путем пропускания электрического тока через последовательно включенный с терморезистором токоограничивающий резистор, соизмеряемый по величине с сопротивлением терморезистора , от источника импульсного напряжения . Терморезисторы помещают в термокамеру с температурой на 30-50 С ниже средней рабочей температуры терморезисторов . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 А1 (5g 4 (» 01 К 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ g

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4164758/24-10 (22) 21.10.86 (46) 23.03.88. Бюл. 9 11 (71) Ленинградский гидрометеорологический институт (72) В.А.Степанюк (53) 536.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1046778, кл. Н 01 С 17/00, 1982.

Шефтель Н.Т. Терморезисторы. М.:

Наука, 1973, с. 370-372. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение стабильности терморезисторов путем интенсификации процессов их старения. Электротермотренировку в режиме импульсного нагрева материала рабочего тела терморезисторов осуществляют путем пропускания электрического тока через последовательно включенный с терморезистором токоограничивающий резистор, соиэмеряемый по величине с сопротивлением терморезистора, от источника импульсного напряжения. Терморезисторы помещают в тер" о мокамеру с температурой на 30-50 С ниже средней рабочей температуры терморезисторов. 1 ил.

1383113

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для стабилизации характеристик терморезисторов.

Целью изобретения является повышение стабильности терморезисторов за счет интенсификации процессов их старения.

На чертеже дано устройство, реали- 10 зующее предлагаемый способ.

Предложенный способ основан на экспериментально установленном эффекте уменьшения величины дрейфа сопротивления терморезисторов после воз- 15 действия импульсного электронагрева при пропускании переменного или импульсного электрического тока. Этот эффект оказался одинаковым для разных типов терморезисторов, что позволяет 20 сделать вывод о единстве механизмов дрейфа, определяемых процессами в их.рабочем теле. При этом указанные процессы интенсифицируются пропорционально величине электронагрева, определяемого 25 уровнем рассеиваемой мощности, а накапливаемый ими эффект ухода характеристик пропорционален величине воздействия и имеет линейную зависимость при небольших значениях последнего; 30 при увеличении воздействия (увеличе1 ние рассеиваемой мощности или времени ее рассеяния) скорость ухода характеристик снижается, приближаясь к близким к нулю значениям, что позволяет сделать вывод о стабилизации указанных характеристик после окончания воздействия.

Способ осуществляется следующим образом. 40

Терморезисторы подвергают воздействию 8-10 термоциклов под электрической нагрузкой. Электрическую нагрузку обеспечивают пропусканием постоянного тока (например, через по- 45 следовательно включенный токоограничивающий резистор, соизмеримый по величине сопротивления с терморезистором) от источника постоянного напряжения, устанавливая величину рассеиваемой на термореэисторе мощности примерно на уровне предельно допустимой мощности для данного терморезистора. При этом терморезисторы поочередно помещают в камеры тепла (с пре5ъ дельно допустимой температурой для данного типа резисторов) и холода (вплоть до температуры жидкого азота), а время пребывания в каждой из температур ограничивают временем релаксации величины сопротивления терморезисторов. Время релаксации зависит от приспособления (корпуса), в котором заключают терморезисторы при испытаниях, и составляет практиЧески

5-15 мин. Выдержка терморезисторов более указанного времени не приводит к дополнительному эффекту, так как установившееся значение величины их сопротивления свидетельствует о заканчивании процесса трещинообразования, а при меньшем времени выдержки не происходит раскрытия трещин, что не позволяет достичь эффекта устранения остаточных механических дефектов структуры рабочего тела терморезисторов.

Электротермотренировку в режиме импульсного нагрева материала рабочего тела терморезисторов осуществляют путем пропускания электрического тока через последовательно включенный с терморезистором токоограничивающий резистор, соизмеримый по величине с сопротивлением терморезистора, от источника импульсного напряжения. При этом термореэисторы помещают в термоо камеру с температурой на 30-50 С ниже средней рабочей температуры терморезисторов, при которой планируется их использование в составе термоизмерительной аппаратуры.

Наибольший эффект стабилизации достигается при уровне импульсной мощности, рассеиваемой на терморезисторе, равном 0,5-0,8 максимально допустимой мощности рассеяния (Р„ „ ), длительности импульсов в диапазоне (0,05-0,2)c и периоде их повторения (0,5-1,5) С, где à — постоянная времени терморезисторов. При этом sa

„время 200-500 ч воздействия в указанном режиме достигается уменьшение

5 дрейфа характеристики до 10 град/ч и ниже для подавляющей массы терморезисторов, причем получаемая величина стабильности сохраняется и для режима эксплуатации под электрической нагрузкой до 0,1 Рлин д Раин мощности рассеяния, при которой величина сопротивления уменьшается не более чем на 1Z в результате нагрева терморезистора током в нормальных условиях, в отличие от нестабилизированных терморезисторов, для которых данная нагрузка удваивает скорость дрейфа характеристик по сравнению с

13831 13 режимом хранения. Достигаемый эффект стабилизации объясняется приближением к равновесному состоянию примесей в твердом растворе материала в соответ5, ствии со сформированным их распределением — максимумом концентрации вдали от термочувствительных .контактных зон структуры рабочего тела терморезисторов. Пребывание терморезисторов при пониженной температуре (на 30-50 С ниже средней рабочей) в период электротермотренировки учитывает величину перегрева рассеиваемой мощности и способствует формированию равновесного состояния для условий средней рабочей температуры. При более высоких температурах среды, в которой выдерживаютея терморезисторы при электротермотренировке, равновесное саста- 20 якие примесей в твердом растворе соответствует повьш|енным (по сравнению со средней эксплуатационной) температурам и после электротермотренировки наблюдается заметный дрейф сопротив- 25 ления терморезисторов в сторону увеличения, а при более низких температурах выдержки при электротренировке наблюдается уменьшение сопротивления терморезисторов в эксплуатационных условиях.

При увеличении рассеиваемой мощности до Р „ резко возрастает флуктуационная составляющая дрейфа, вызываемая развитием дроцесса нового .тре35 щинообразования и накоплением эффекта потенциальных механических дефектов в структуре материала терморезистора и обесценивающая тем самым проводимый перед электротермотрениров- 40 кой этап термоциклирования; а при снижении рассеиваемой мощности ниже

0,5Р с значительно увеличивается время достижения положительного эффекта, кроме того, недостаточно полный выход примесей из контактных зон зерен структуры приводит к тому, что в последующем режиме эксплуатации остаточная величина дрейфа со временем начинает возрастать.

Уменьшение длительности импульсов электрического тока короче оговоренной ограничивает величину нагрева за время импульса, а увеличение длительности импульсов и приближение ее к периоду повторения импульсов уменьшает импульсные градиенты температур и соответственно эффект перераспределения концентраций примесей, к этому же приводит и уменьшение периода повторения импульсов. При увеличе .Пи периода повторения импульсов пропорционально возрастает необходимое время электротериатрениравки для достижения требуемого эффекта.

Пример. Экспериментальные исследования проводились на пар(иях полупроводниковых терморезистарав, прошедших процесс естествсннагo старения в течение 1-5 лет :. -.кладских условиях. Типичный пример эффекта уменьшения величины дрейфа (стабилизации) характеристики термарезистара при интенсификации механизмов старения электронагревом путем рассеяния мощности импульсного электрического тока приведен на чертеже. Контрольная группа термарезпстарав в одной из исследованных партий в режиме естественного старения характеризовалась кривой дрейфа а-б-в. Вторая группа терморезистарав из этой же партии подвергнута электрапагреву электрическим током с импульсной мощностью, равной 507. от максимальна допустимой мощности рассеяния, в течение 500 ч; усредненная зависимость дрейфа характеристик термарезистарав этой группы соответствует участку кривой а-б во время воздействия ( (с ь) и УчасткУ б — В пОслP ВОЗДействия электронагревам. Из сравнения ( участков кривых б-в и б -в следуе-., что благодаря произведенна(.-у воздействию на терморезисторы, существенно ускорен их переход на пологий участок характеристики старения и, кроме того, относительная величина дрейфа терморезисторов, подвергнутых элект( ронагреву, на участке б -в оказалась

-5 ниже (10 град/ч), чем у контрольных термарезисторав на участке б-в (2 ° 10 град/ч) .

Формула изобретения

Способ стабилизации термарезистаров, заключающийся в термациклировании и электратермотрениравке термарезисторов путем их нагрева при прапускании электрического тока, о т— л и ч а ю шийся тем, чта, с целью повышения стабильности терморезисторов за счет интенсификации процессов их старения, электратерматренировку терморезистарав осуществляют импульсами электрического тока в теИ og, у а

Ц Ф

Составитель В. Голубев

Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король

Редактор Л.Гратилло

Заказ 1281/35 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. "Роектнан, 5 13831 чение 200-500 ч при температуре на

30-50 С ниже их средней рабочей температуры, при этом рассеиваемую на терморезисторах импульсную мощность ограничивают в пределах 0 5-0,8 мак5 симально допустимой мощности рассеяния, а длительность импульсов тока н период их повторения устанавливают равными соответственно (0,05-0,2) с и (О, 5-1, 5) с, где à — тепловая постоянная времени стабилизируемых терморезисторов.