[其他]碳化硅(SiC)二極管溫度傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000009140
• 申請(qǐng)日: 1985-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85109140B
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 綦明剛;周嶅;邱莉;吳鐵;張?jiān)佔(zhàn)?/a>;鄒小興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北省襄樊市機(jī)電研究所;國(guó)家建材工業(yè)局建筑材料科學(xué)研究院玻璃科學(xué)研究所
• 代理公司: 襄樊崇科專利事務(wù)所
• 代理人: 孟景前;樊靈芬

一種新的碳化硅二極管溫度傳感器，具有ＰＮ結(jié)的單晶體電阻小，對(duì)傳感器的非線性影響很小的特性。該碳化硅二極管溫度傳感器采用一種微晶玻璃包封ＰＮ結(jié)，實(shí)現(xiàn)包封溫度較低，不損傷電極材料和電極歐姆接觸性能，并提高了使用溫度上限，可用于０～７００℃測(cè)溫。

本發(fā)明是一種碳化硅二極管溫度傳感器，可用于0～700℃范圍的溫度測(cè)量。

常用中溫區(qū)溫度測(cè)量元件有熱電偶、鉑電阻以及熱敏電阻等。熱電偶靈敏度很低，如鎳鉻-鎳鋁熱電偶的靈度為40μV/℃左右;鉑電阻的靈敏度也較低，橋路靈敏度一般在1mv以下，而且體積較大;熱敏電阻雖然靈敏度高，但為非線性元件。

由張開(kāi)遜等人發(fā)明的“α-碳化硅PN結(jié)寬溫度區(qū)高線性度測(cè)溫技術(shù)”（1985年6月30日人民日?qǐng)?bào)），其碳化硅PN結(jié)溫度傳感器測(cè)溫范圍為0～500℃，靈敏度為-2～-3mV/℃，非線性偏差為0.5%～1%（第五砂輪廠“BW溫度傳感器”說(shuō)明書(shū)），雖然具備了靈敏度高，線性好以及體積小等優(yōu)點(diǎn)，但是它的測(cè)溫上限還不夠高，不能充分發(fā)揮出此類(lèi)溫度傳感器可能實(shí)現(xiàn)的優(yōu)異測(cè)溫性能。

本發(fā)明的目的是制造一種測(cè)溫范圍更寬，特別是測(cè)溫上限更高的碳化硅二極管溫度傳感器。

附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。1為P型層，2為N型層，3和4為鎢膜，5和6為金膜，7和8為金絲引線，9和10為鉑絲或鎳絲后引線，11為微晶玻璃包封層，12為氧化鋁雙孔瓷管，13為微晶玻璃粘固層。

附圖2A為體電阻大時(shí)的碳化硅二極管溫度傳感器的V-T特性曲線。

附圖2B為本發(fā)明的溫度傳感器的V-T特性曲線。

本發(fā)明的要點(diǎn)在于碳化硅二極管溫度傳感器，當(dāng)用P型碳化硅單晶做基底外延N型層時(shí)，在外延的同時(shí)，使氮原子從兩面擴(kuò)散到P型基底中去。當(dāng)用N型碳化硅單晶做基底時(shí)，外延的P型層厚度小于0.1mm。采取上述措施后，減小了PN結(jié)中半導(dǎo)體的體電阻，從而減小了傳感器正向壓降的熱敏電阻非線性影響。這樣，既便是增大工作電流、提高二極管正向壓降，也可以保證在測(cè)量范圍內(nèi)低溫段線性良好，因此達(dá)到提高測(cè)溫上限的線性范圍的目的。

本發(fā)明用鎢做電極材料，在鎢電極上鍍金膜，使引線與電極歐姆接觸良好。

本發(fā)明采用特種微晶玻璃包封PN結(jié)，包封溫度低，在空氣中包封也不損傷電極材料，不損害歐姆接觸。在750℃時(shí)仍有良好的包封性能。

微晶玻璃的組份范圍（Wt%）是：

ZnO 25～55 MgO 2～7

B₂O₃ 15～25 BaO 2～7

SiO₂ 8～27 SnO₂ 1～3

Al₂O₃ 3～15 Cr₂O₃ 0～1

微晶玻璃最佳組份范圍（Wt%）是：

ZnO 30～50 MgO 4～5

B₂O₃ 20 BaO 4～5

SiO₂ 10～25 SnO₂ 2～3

Al₂O₃ 5～12 Cr₂O₃ 0～1

包封溫度范圍是650～800℃，最佳包封溫度范圍是650～750℃，包封時(shí)間范圍是1～60分鐘，最佳包封時(shí)間范圍是5～40分鐘，包封氣氛是空氣。

實(shí)施例：