Cтраница 4
Для размещения в узких зазорах очень удобны пленочные датчики Холла. Для их изготовления используется метод испарения в вакууме исходного вещества с последующим осаждением на подложку из слюды. Толщина пленочных датчиков составляет 10 - 30 мкм, что в сотни раз меньше, чем у кристаллических датчиков. Материалом для пленочных датчиков служат соединения ртути: селенид ртути HgSe и теллурид ртути HgTe. Чем тоньше пленка, тем меньше постоянная Холла. По своим возможностям применения в системах автоматики пленочные датчики примерно равноценны с германиевыми и даже лучше по температурной стабильности. Но они очень дорогие. В настоящее время проводятся исследования новых материалов, пригодных для использования в датчиках Холла и магнитосопротивления. [46]
Для размещения в узких зазорах очень удобны пленочные датчики Холла, Для их изготовления используется метод испарения в вакууме исходного вещества с последующим осаждением на подложку из слюды. Толщина пленочных датчиков составляет 10 - 30 мкм, что в сотни раз меньше, чем у кристаллических датчиков. Материалом для пленочных датчиков служат соединения ртути: селенид ртути HgSe и теллурид ртути HgTe. Чем тоньше пленка, тем меньше постоянная Холла. По своим возможностям применения в системах автоматики пленочные датчики примерно равноценны с германиевыми и даже лучше по температурной стабильности. Но они очень дорогие. В настоящее время проводятся исследования новых материалов, пригодных для использования в датчиках Холла и магнитосопротивления. [47]
Главным элементом любого из этих приборов служит так называемый датчик холл-эффекта. О га представляет собой небольшую по величине полупроводниковую пластинку прямоугольной формы с припаянными к ней четырьмя проволочными электродами, из которых два токовых, а два холловских. Существуют также и пленочные датчики. На тонкую изоляционную пластинку, например слюду, накладывается тонкий слой полупроводникового вещества, обычно методом испарения в вакууме. Так же как и в предыдущем случае, с полупроводником контактируют проволочные выводы. [48]
Несмотря на то, что концентрация электронов в пленках высока ( 1017 - 1018 см-3), все же за счет большой плотности тока вольтовая чувствительность пленочных датчиков ( табл. 2) велика и составляет 20 - 40мкв / эрст. Максимальные токи в пленочных датчиках в зависимости от их сопротивления варьируют от 5 до 150 ма в режиме постоянного тока и без специального охлаждения. Температурный коэффициент чувствительности пленочного датчика равен примерно 0.02 мкв / град-эрст. Несмотря на меньшую чувствительность по сравнению с датчиками из Ge и IriSb, - пленочные датчики весьма перспективны, так как обладают некоторыми преимуществами по сравнению с датчиками из монокристаллов. Сюда прежде всего следует отнести простоту изготовления, возможность массового изготовления датчиков по единой технологии и одинаковых размеров, малую толщину датчиков и использование дешевого материала. [49]
Как уже упоминалось, значительный интерес для широкого использования имеют пленочные датчики из HgSe, HgTe и их твердых растворов. Описание технологии изготовления и свойств таких датчиков, а также-макета прибора для измерения постоянных и переменных магнитных полей до 20000 эрст. Возможность создавать в пленочном датчике большие плотности тока за счет хороших условий теплоотдачи позволяет довести их вольтовую чувствительность до 20 - 40 мкв / эрст. [50]
На рис. 4 - 20, s приведена одна из конструкций пленочного датчика термоанемометра. Рабочая часть датчика представляет собой узкий клин из термостойкого стекла, на острие которого нанесена платиновая пленка толщиной до 1 мкм. При исследовании скоростных полей по осредненным скоростям преимущества пленочных датчиков перед проволочными неоспоримы, так как они более устойчивы при больших механических нагрузках, которые имеют место при измерениях в жидкостных потоках и при высоких скоростях газовых потоков. [51]
На рис. 4 - 20, в приведена одна из конструкций пленочного датчика термоанемометра. Рабочая часть датчика представляет собой узкий клин из термостойкого стекла, на острие которого нанесена платиновая пленка толщиной до 1 мкм. При исследовании скоростных полей по осредненным скоростям преимущества пленочных датчиков перед проволочными неоспоримы, так как они более устойчивы при больших механических нагрузках, которые имеют место при измерениях в жидкостных потоках и при высоких скоростях газовых потоков. [52]
Селенид и теллурид ртути HgSe, HgTe характеризуются подвижностью электронов в кристаллах ип ( 10000 - f - 15000 см 1в - сек. Ценным свойством таких пленок является практически полная независимость сопротивления от напряженности магнитного поля и температуры в интервале от - 200 до - f - 80 C. По данным Ленинградского института полупроводников АН СССР 6 - 12 ], температурный коэффициент изменения сопротивления пленок из HgSe значительно меньше температурного коэффициента сопротивлений типа МЛТ, выпускаемых радиопромышленностью, В указанном интервале температур остается постоянным и коэффициент Холла пленочных датчиков. [53]
Толщина пленок находится в пределах 1 - 10 мк. Выводные электроды наносятся заранее испарением в вакууме через трафарет меди, серебра или никеля с последующим электролитическим утолщением слоя. Пленочные датчики отжигаются при температуре 100 - 170 С в течение нескольких часов. [54]
Существует много полупроводниковых материалов, из которых изготавливают датчик Холла. Применяют датчики двух типов: кристаллические и пленочные. Кристаллические датчики выполняют из германия, сурьмянистого индия, арсенида-фосфида индия и некоторых других материалов, а пленочные - из селенида ртути и сурьмянистого индия. Чувствительность пленочных датчиков меньше, чем кристаллических, однако они могут быть изготовлены очень малой толщины ( что особенно важно, например, при измерении полей в узких зазорах) и имеют, как правило, лучшую тем-лературную стабильность. Кроме того, пленочные датчики механически прочнее кристаллических. [55]
Для размещения в узких зазорах очень удобны пленочные датчики Холла. Для их изготовления используется метод испарения в вакууме исходного вещества с последующим осаждением на подложку из слюды. Толщина пленочных датчиков составляет 10 - 30 мкм, что в сотни раз меньше, чем у кристаллических датчиков. Материалом для пленочных датчиков служат соединения ртути: селенид ртути HgSe и теллурид ртути HgTe. Чем тоньше пленка, тем меньше постоянная Холла. По своим возможностям применения в системах автоматики пленочные датчики примерно равноценны с германиевыми и даже лучше по температурной стабильности. Но они очень дорогие. В настоящее время проводятся исследования новых материалов, пригодных для использования в датчиках Холла и магнитосопротивления. [56]