Терморезистивный элемент

Изобретение относится к низкотемпературной электронике. Терморезистивный элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления включает термочувствительный слой и электрические контакты. Терморезистивный элемент состоит из монокристаллической пластины Co₃Sn₂S₂ с тремя контактами из ниобия, нанесенными на кристаллографическую плоскость (0001). Изобретение позволяет создавать терморезистивный элемент, рабочий диапазон температур которого <1,5 К. 2 ил.

 

Развитие низкотемпературной электроники предъявляет новые требования к приборной базе, в частности, к терморезистивным элементам. Существует много низкотемпературных (по общепринятой классификации) элементов, работающих при температурах ниже 170 К. Но выбор устройств для диапазона температур <4,2 К, то есть работающих ниже температуры кипения гелия, ограничен. При этом современная низкотемпературная электроника уже требует устройств, работающих при сверхнизких (<1,5 К) температурах.

Известен терморезистивный элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления [Н.Т. Дехтярук, Ганюк Л.Н., Ильчишина С.В., Иноземцев А.Н., Огенко B.М. Датчик температуры. Патент Российской Федерации на изобретение №2013815] - прототип. Терморезистивным элементом в этом устройстве является слой низкоомного органического полупроводника полипиролла. Рабочий диапазон температур терморезистивного элемента 1,5-300 К, при этом характеристики терморезистивного элемента остаются стабильными во внешних магнитных полях напряженностью до 40 кэ при температуре 4,2 К.

Недостатком устройства-прототипа является то, что его рабочий диапазон не охватывает область<1,5 К.

Задача предлагаемого изобретения - создание терморезистивного элемента, рабочий диапазон температур которого<1,5 К.

Поставленная задача решается тем, что терморезистивный элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления, стабильным во внешних магнитных полях, состоит из монокристаллической пластины Co₃Sn₂S₂ с тремя контактами из ниобия, нанесенными на кристаллографическую плоскость (0001).

Пример исполнения устройства и электрической схемы его подключения показаны на Фиг. 1, где 1 - монокристаллическая пластина Co₃Sn₂S₂, ориентированная по кристаллографической плоскости (0001); 2 - контакты из ниобия; 3 - источник электрического тока; 4 - прибор для измерения напряжения; 5 - заземление.

Рабочий диапазон температур предлагаемого устройства от 0,03 К до 1,5 К.

Устройство работает следующим образом. На два контакта из ниобия подается напряжение смещения от источника тока, как показано Фиг. 1. Изменение напряжения смещения в диапазоне -1,0 - +1,0 мВ позволяет управлять сопротивлением терморезистивного элемента, как показано на Фиг. 2, где представлены графики зависимости сопротивления R от напряжения смещения V при разных температурах (кривая 1 - при температуре 0,03 К, кривая 2 - при температуре 1,5 К).

Изменение сопротивления в диапазоне температур от 0,03 К до 1,5 К составляет 0,08-0,1 Ом в зависимости от приложенного напряжения смещения.

Характеристики заявляемого устройства остаются стабильными во внешнем магнитном поле до достижения напряженности поля, соответствующей второму критическому полю для ниобия (30-21 кэ в температурном интервале 0,03-1,5 К).

Терморезистивный элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления, включающий термочувствительный слой и электрические контакты, отличающийся тем, что состоит из монокристаллической пластины Co₃Sn₂S₂ с тремя контактами из ниобия, нанесенными на кристаллографическую плоскость (0001).