[其他]寬量程半導(dǎo)體真空計

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87200798
• 申請日: 1987-02-05
• 公開（公告）號: CN87200798U
• 公開（公告）日: 1987-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李自鵬;錢三德;王先路;陳立仁;黃錫森
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01L21/10
• 分類號: G01L21/10;G01L21/00
• 代理公司: 機械工業(yè)部專利代理服務(wù)處
• 代理人: 孫文彩

本實用新型涉及一種半導(dǎo)體PN結(jié)型真空計，它是一種能夠連續(xù)測量粗、低、高真空的寬量程半導(dǎo)體真空計。適用于測量2×10⁴～5×10^－2帕的真空。

現(xiàn)有的測量真空度的真空計及規(guī)管種類較多，但大多僅適用于某一壓強區(qū)域的真空的測量。例如熱電偶型規(guī)，其測量范圍僅為10～10^－1帕；測量高真空需用電離真空計，測量粗真空需用彈簧真空表相銜接。但它們之間銜接誤差太大，而且操作也很不方便。目前僅有電容薄膜規(guī)測量范圍為1×10⁴～10^－2帕，測量精度也高；但它需要二個規(guī)頭，且價格昂貴，不宜工業(yè)上使用。

本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)粗、、低、高真空連續(xù)測量，靈敏度高，成本低，使用方便的寬量程半導(dǎo)體真空計。

本實用新型所述的半導(dǎo)體真空計是根據(jù)熱傳導(dǎo)真空規(guī)的基本原理設(shè)計而成的，它主要由半導(dǎo)體真空規(guī)管和控制電路兩部分組成的。半導(dǎo)體真空規(guī)管是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的正向壓降或反向飽和電流對溫度的敏感特性來工作的。本實用新型的半導(dǎo)體真空規(guī)管是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的正向壓降對溫度的敏感特性來工作的。根據(jù)半導(dǎo)體PN結(jié)的正向壓降與溫度的關(guān)系可知，對于硅管壓降大約為0.6～0.8伏，對于鍺管壓降大約為0.1～0.3伏。硅管正向壓降的溫度系數(shù)約為????????－2.4毫伏／℃，即溫度升高1℃壓降下降約為2.4毫伏。規(guī)管管芯如圖1所示，在單晶硅片上用半導(dǎo)體平面工藝制造PN結(jié)，再在PN結(jié)的周圍擴散成一個電阻網(wǎng)絡(luò)，作為PN結(jié)的加熱器。在電阻網(wǎng)絡(luò)加熱功率恒定時，當規(guī)管中壓強降低，引起氣體熱傳導(dǎo)減小，導(dǎo)致管芯硅單晶片溫度升高，PN結(jié)的正向壓降減小，由此得到壓強與PN結(jié)正向壓降的對應(yīng)關(guān)系。即當被測系統(tǒng)中壓強發(fā)生變化時，引起氣體熱傳導(dǎo)變化，于是規(guī)管芯片的溫度發(fā)生變化，導(dǎo)致規(guī)管中PN結(jié)的正向壓降變化。從而可用PN結(jié)正向壓降變化量的大小來表征被測系統(tǒng)的真空度的高低。由于半導(dǎo)體PN結(jié)的感溫特性，環(huán)境溫度的變化也導(dǎo)致PN結(jié)正向壓降的變化，這給真空測量帶來了誤差。為此，在規(guī)管中設(shè)置了一個與規(guī)管芯片上的PN結(jié)性能相同的PN結(jié)補償二極管，用來對規(guī)管進行環(huán)境溫度的補償，使芯片上PN結(jié)的正向壓降不受環(huán)境溫度的影響，以及保持規(guī)管本身特性的穩(wěn)定。從而保證了測量精度。

本實用新型的有效測量范圍為2×10⁴～5×10^－2帕，可反應(yīng)范圍為10⁵～1×10^－2帕，實現(xiàn)了粗、低、高真空的連續(xù)測量，克服了常規(guī)的使用彈簧管真空表、熱電偶真空計、電離真空計的接力測量，減小了銜接誤差，節(jié)省了測量設(shè)備，使用方便。由于不受環(huán)境溫度的影響，所以測量精度高。在10～10^－1帕壓強范圍內(nèi)，熱電勢信號達300毫伏以上，從而大大地簡化了測量線路，降低了成本，并且便于實現(xiàn)自動控制。

以下結(jié)合實施例對本實用新型進一步詳細描述。

圖1是本實用新型的半導(dǎo)體真空規(guī)管的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實用新型的控制電路圖。