偶对称组合半导体结型温度传感器制造技术

一种结型半导体温度传感器，它由同种材料的半导体单质结型器件偶对称串联组合而成，由测温参数离散的结型半导体器件集合以简便的方式构成可以无限量互换的高灵敏温度传感器。其灵敏度较普通热电偶高１００倍，响应速度较铂电阻快２０倍，线性度优于半导体热敏电阻３０倍，可以在强磁场和高频电磁干扰环境可靠工作，解决工业、农业、医学、气象观测、火灾报警和科学仪器制造中的温度信号检测问题。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种半导体结型温度传感器。半导体PN结温度传感器自本世纪五十年代问世以来，一直未能有效地解决互换问题，人们希望能找到一种简便可行的方案，使半导体结型温度传感器具有相同的测温特性。目前采用两种方式来提高它们的互换度，一是使测温PN结和信号处理系统集成在同一硅片上构成复合传感器，通过激光调阻使复合传感器的输出特性大体一致，典型产品如七十年代中期出现的温度电流源器件AD590。二是通过分选，从大量离散PN结温度传感器中挑出特性相近的互换组。前者工艺复杂，需要昂贵的工艺设备，同时由于信号处理系统同时处于被测温场之中，限制了这种传感器的使用温度范围。后者成品率很低，无法实现大批量稳定分度值工业化生产。本专利技术目的在于以新的组合构成方式，利用离散的结型半导体器件集合制造大批量互换、可以工业化生产的半导体结型温度传感器。专利技术是这样实现的利用同种半导体材料构成的PN结，包括锗、硅、砷化镓、磷砷化镓、磷化镓、锑化铟和碳化硅PN结，及硅半导体材料构成的金属半导体势垒肖特基二极管，N个同向偶对称串联组合成新的温度传感器，N是从2到无限大的任意正整数，用以构成这种组合温度传感器的PN结或肖特基二极管是不掺金和其它深能级杂质的单质结，在0℃－100℃温度这段内某一个温度点上偶对称串联组合温度传感器中各单元结型器件恒流条件下正向电压之和具有相同的数值。这种新型传感器结构可以实现互换的理论根据如下不含金或其他深能级的半导体结型器件正向电压的解析表达式为；VF＝Vg＋(nKT／q)×lnIF／A－(rnKT／q)×lnT其中 VF－－－正向电压Vg－－－单质结半导体材料禁带宽度n－－－无量纲指数K－－－波兹曼常数T－－－绝对温度q－－－电子电荷绝对值ln－－自然对数IF－－－正向电流A－－－与器件离散性有关的系数r－－－无量纲指数在所述条件下，A的数值唯一决定着结型半导体器件测温特性的零点和斜率，单个器件A值的离散导至测温特性的离散。若由N个单元器件构成串倍组合温度传感器，相应单元A值为A(i＝1，2，…，N)，正向电压为V，Σi=1NVFi=NVg-NrnKT/q×lnT+nKT/qΣi=1NlnIF/A]]>由于 lnI／A中不含绝对温度T，在某一个特定的T值(例如0－100℃)之间某个温度点下 VFi具有相同的值，则必定 lnI／A具有相同的值，这种新的组合结构在任何工作温度段都具有相同的零点值和斜率，亦即具有相同的正向电压和测温灵敏度。其实施例如附图所示，此时N＝2。它包括两个以偶对称方式组合的单元结型温度传感器(1)和(2)，用以提供机械保护和防止外部流体物质进入(1)和(2)的外壳(3)，为(1)和(2)提供正向导通电流的外引线(4)，(1)和(2)同方向串联组合的公共联结焊点(5)和填充在外壳(3)与外引线(4)之间的固紧密封材料(6)。本专利技术的特点在于它以半导体异常简便的方式实现了结型半导体温度传感器的无限量互换，无需昂贵的工艺装备的原材料，使廉价低值的结型半导体器件离散集合组合构成一代新型的工业温度传感器。这种新型的温度传感器测温灵敏度较普通热电偶高100倍以上，响应速度高于铂电阻温度计20倍以上，线性度优于半导体热敏电阻30倍可以在强磁场和高频电磁干扰环境可靠工作，解决工业、农业、医学、气象观测、火灾报警和科学仪器制造中急迫的高精度温度信号检测问题。权利要求1.一种结型半导体温度传感器，其特征是它由同种半导体材料构成的单质结偶对称串联组合而成，用以组成这种结型半导体温度传感器的各单元结型器件在恒流条件下0-100℃温度区段内某个温度点上正向电压之和具相同的数值。2.如权利要求1所述的温度传感器，其特征是，由单质串联组成的结型半导体温度传感器，由N个同种材料的单质构成，N是从2到无限大的任意正整数。3.如权利要求1所述的温度传感器，其特征是，用以构成串联组合结型温度传感器的单质结包括锗、硅、砷化镓、磷砷化镓、锑化铟和碳化硅PN结和金属半导体势垒肖特基二极管。4.如权利要求1所述的温度传感器，其特征是，单质结，不掺金和其它深能级杂质。专利摘要一种结型半导体温度传感器，它由同种材料的半导体单质结型器件偶对称串联组合而成，由测温参数离散的结型半导体器件集合以简便的方式构成可以无限量互换的高灵敏温度传感器。其灵敏度较普通热电偶高100倍，响应速度较铂电阻快20倍，线性度优于半导体热敏电阻30倍，可以在强磁场和高频电磁干扰环境可靠工作，解决工业、农业、医学、气象观测、火灾报警和科学仪器制造中的温度信号检测问题。文档编号G01K7/02GK2121686SQ9122986公开日1992年11月11日 申请日期1991年12月7日 优先权日1991年12月7日专利技术者张开逊 申请人:机械电子工业部北京机械工业自动化研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结型半导体温度传感器，其特征是它由同种半导体材料构成的单质结偶对称串联组合而成，用以组成这种结型半导体温度传感器的各单元结型器件在恒流条件下０－１００℃温度区段内某个温度点上正向电压之和具相同的数值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张开逊，
申请(专利权)人：机械电子工业部北京机械工业自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]