Dvojelektródový polovodičový termo-senzor a spôsob jeho výroby

Vynález sa týka dvojelektrodovej polovodičovej súčiastky s oblaďou nasýteného prúdu vo VA charakteristike citlivou na teplotu.V súčasnosti máme polovodičové termo-senzory na snímanie teploty vyhdujú pomerne presné nastavenie pracovného bodu, čo súvisí s potrebou elektronického obvodu pre zdroj konštantného prúdu, resp. konštantného napätia.Podstatou dvojelektrodovćho polovodičového termo-senmra podľa vynálezu je semiizolačný polovodičový materiál vybavený dvmna elektrúdami , z ktorých aspoň jedna je vytvorená na zdrsnenej časti semiimlačného polovodičového materiálu.Vytvorenírn dvoch elektród na semiizolačnom polovodičovom materiáli, z ktorých aspoň jedna je na drsnenej časti materiálu, nska sa štruktúra, ktorej VA charakteristiky sa vyznačujú oblasťou nasýteneho prúdu v širokom romahu napätí, pričom hodnota nasýteného prúdu silne závisí od teploty. Takáto štruktúra je využiteľná ako termo-senzor v oblasti teplôt predovšetkým medu 250 l( a 400 K s tou výhodou, že sa nepožaduje presná hodnota napájacieho napätia.Prehľad obrázkov na výkresochNa priložených výkresoch je znázomený príklad dvojelektródovćho polovodičovćho termo-senzora podľa vynálezu, kde na obr.l je znázomený rez jeho štruktúrou. Na obr.2 sú jeho jednosmemć stacionáme VA charakteristiky pri rôznych teplotách pri takom smere napájania, pri ktorom minus pól napájacieho zdroja je na elektrode vyívorenej na zdrsrtertom povrchu semiimlačného polovodičovćho materiálu. Na obr.3 je graf závislosti nasýteného prúdu od teploty pri rovnakom smere napájania ako pri meraní VA charakteristík na obr.2.Na štvoroovej polovodičovcj doske D zo semiizolačnéłio polovodičovćho materiálu, ktorej rez je znazomený na obr.l, sú na protiľahlých štvorcových povrchových plochách P., P umiestnené dve veľkoplošne elektródy E.,E pokrývajúoe cele povrchové plochy P), P pričom plocha P, bola pred nanesením elektródy E. obrúsená. V uvedenom príklade ako semiizolačný polovodičový materiál dosky D je použitý semiizolačný arzenid win s hodnotou memého odpom 3.10 n m pri teplote 300 K. DoskaDshrúbkou 0,323 mmmározmery 5 mmx 5 mm. Elektródy E., E sú vytvorené naparením chrómu. Na obr.2 sú VA charakteristiky 1, 2, 3, 4, 5 štruktúry podľa obr.l namerané po rade pri teplotách 295 K,300 K, 305 K, 310 K, 315 K, pričom I značí prúdovú a U napaťovú os s nulovými hodnotami prúdu a napätia v bode 0. stupnice na oboch osiach sú lineáme, pričom hodnoty napätí prislúchajtíce vyznačeným bodom U., Uzsí 1 porade 8 V,24 Vabodomhląprislůchajúporadehodnoty 0,24 A, 0,8 A. Pri postupnorn zvyšovaní napätia sú VA charakteristiky spočiatku lineárne a zodpovedajú mei-nemu odporu použitého semiizolačného polovodičového materiálu pri danej teplote a geometrickým rozmerom dosky D. Pri ďalšom zvyšovaní napätia sa VA charakteristiky stávajú nelineánre a pri napätí U. prechádzajú do oblasti nasýtteného prúdu, v ktorej hodnota prúdu je stála, nezávislá od napatia až do hodnoty h, do ktorej sú VA charakteristiky v uvedenom príklade skúmané.Na obr.3 je graf 6 závislosti nasýtenćho prúdu od teploty nameraný pri konštantnou napätí 20 V na štruktúre podľa obal. značí prúdovú a T teplotnú os a 0 mačí bod s nulovou hodnotou prúdu. stupnice na oboch osiach sú lineáme, pričom hodnoty teploty prislúchajúcebodomThTrsúporade 295 K, 3 l 0 Ka bodu l prislúcha hodnota prúdu 0,4 A. Graf 6 má charakter exponenciálnej závislosti, pričom v okolí teploty 300 l( sa v uvedenom príklade pri mene teplotyo l K meni prúd viac ako O pri prikone menšom ako 5 W.V prípade, ak sú obe elektródy vytvorené na zdranenom povrchu semiizolačnćho polovodičového materiálu, VA charakteristiky majú rovnaký charakter pri oboch smeroch napájania.Dvojelektródová štruktúra podľa vynálezu vykazuje veľkú teplotnú citlivosť nasýtenćho prúdu (v uvedenom príklade až l 0 /l() a možno ju využiť ako teplotný senzor, najma v teplotnom rozsahu medzi 250 K a 400 K, s tou výhodou, že sa pripúšťa pomerne veľká tolerancia napájacieho napätia, resp. sériového odporu,pokiaľ pracovný bod VA charakteristiky leží v oblasti nasýteného prúdu. Pri zapojení termo-servera podľa vynálau do serie s odpomíkom s hodnotou 108 Q, dosahuje sa na štruktúre uvedenej v príklade pri napájacom napätí 30 V napaťová mena na odpomiku až 1 V pri mene teploty o l K v okolí teploty 300 K. Výhodou dvojelektródového polovodičového termo-senzor podľa vynález z hľadiska jeho využiteľnosti je aj malý potrebný príkon, takže vlamný ohrev termo-servera je mnedbateľný a neovplyvňuje hodnotu snírnanej teploty.l. Dvojelektródový polovodičový termo-senzor,vyznačujúcl sa týnhžejevytvoreným serniizolačného polovodičového materiálu (D), ktorý je vybavený dvoma elektródami (15., E 1), z ktorých aspoň jedna elektroda (E 1) je vytvorená na zdrsnenej častí(Pr) semíízolačného polovodičoveho materiálu (D).2. Dvojelektródový polovodičový termo-senzor podľanároku l, vyznačujúcl sa tým,že semiizolačný polovodičový materiál (D) je monokryštalický arzenid gália alebo monokryštalický ľosfrd india s memým odporom väčším ako 10 nm.3. Dvojelektródový polovodičový termo-senzor podľanároku Lvyznačujúci sa tým,že semiizolačný polovodičový materiál (D) má doskový tvar a elektródy sú vytvorené na protiľahlých plochách dosky.4. Dvojelekuódový polovodičový termo-senmr podľa nároku l, vyznačujúci sa tým. že sentiízolačný polovodičovy nmteriál (D) má doskový tvaraobeelektródysúvytvorenénntej istej stranedosky. 55. Spôsob výroby dvojelektródovćho polovodičovćho mno-senzor podľa nároku l, vyznnčnjůci s tým, že zdanenie u vytvorí brúaeixím Alebo pieskovanizn a elektródy sa vytvoria naneaenłm, naparenim alebo naprášenim čistého kovu alebo zliatiny ko- 10 VOV.