Мікроелектронний пристрій для вимірювання температури з активним індуктивним піроелектричним елементом

Мікроелектронний пристрій для вимірювання температури з активним індуктивним піроелектричним елементом, який містить польовий транзистор, конденсатор, резистор, перше і друге джерела напруги, загальну шину, який відрізняється тим, що на затвор польового транзистора напилено плівку піроелектрика і поглинач випромінювання, введено два біполярних транзистори з напиленими на базу плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання, другий конденсатор, причому затвор польового транзистора з напиленими плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання з'єднаний з першим полюсом першого джерела напруги, а другий полюс першого джерела напруги з'єднаний із колектором першого біполярного транзистора з напиленими на базу плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання, витік польового транзистора з напиленими на затвор плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання і емі U 2 41856 1 3 модель перетворення сенсора може бути представлена у вигляді: æ tö iP = W × g × exp ç - ÷ , è tø p × A2 × h 1 × ; a t іP - піроелектричний струм; t - час; р - піроелектричний коефіцієнт; h - коефіцієнт емісії; А - площа ЧЕ; a - постійна, що характеризує тепловіддачу за допомогою теплопровідності і випромінювання; t - постійна, що не залежить від температури і часу. Вираз для граничної потужності спрацьовування датчика можна представити у вигляді: 2 t2 × e × e0 × a æ ö WПОР = × ç 2,4 - × q × Uбэ ÷ , p×d×A ×h è 3 ø де: d - товщина піроелектрика; q - поправочний коефіцієнт; Uбэ - напруга база - емітер у БТПК. Недоліком даного пристрою є вихідний сигнал у вигляді електричного струму, що при подальшому оброблені потребує додаткові пристрої, що ускладнює будову пристрою вимірювання температури, збільшує похибку вимірювання, знижує економічність. Найбільш близьким до запропонованого пристрою є пристрій для вимірювання температури [Деклараційний патент на винахід №33404, кл. G01 К 7/00, 2001, Бюл. №1], який містить генератор електричних коливань у вигляді двох польових транзисторів, один із яких є термочутливим елементом, резистор, конденсатор, пасивну індуктивність, перше і друге джерела напруги, причому затвор першого польового транзистора через обмежувальний резистор з'єднаний з першим полюсом першого джерела напруги, а другий полюс першого джерела напруги з'єднаний із стоком другого польового транзистора, при цьому витоки першого і другого польового транзисторів з'єднані між собою, а затвор другого польового транзистора з'єднаний із стоком першого польового транзистора, до якого підключена перша вихідна клема та перший вивід пасивної індуктивності, а другий вивід пасивної індуктивності з'єднаний з першим виводом конденсатора і першим полюсом другого джерела напруги, при цьому другий вивід конденсатора з'єднаний з другим полюсом другого джерела напруги, стоком польового транзистора і другим полюсом першого джерела напруги, які утворюють загальну шину, до якої підключена друга вихідна клема. Недоліком даного пристрою є невисока чутливість і точність вимірювання. В основу корисної моделі поставлено задачу створення мікроелектронного пристрою для вимірювання температури з активним індуктивним піроелектричним елементом, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними досягається можливість отримання на виході пристрою частотного сигналу, що підвищує чутливість і точність вимірювання. Поставлена задача досягається тим, що в мікроелектронний пристрій для вимірювання темпе де g = 41856 4 ратури з активним індуктивним піроелектричним елементом, який містить польовий транзистор, конденсатор, резистор, перше джерело напруги і друге джерело напруги, на затвор польового транзистора напилено плівку піроелектрика і поглинач випромінювання, введено два біполярних транзистора з напиленими на базу плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання, другий конденсатор, причому затвор польового транзистора з напиленими плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання з'єднаний з першим полюсом першого джерела напруги, а другий полюс першого джерела напруги з'єднаний із колектором першого біполярного транзистора з напиленими на базу плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання, витік польового транзистора з напиленими на затвор плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання і емітер першого біполярного транзистора з напиленими на базу плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання з'єднанні між собою, а база першого біполярного транзистора з напиленими плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання з'єднана зі стоком польового транзистора з напиленими на затвор плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання, до якого підключена перша вихідна клема, та емітер другого біполярного транзистора з напиленими на базу плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання і перший вивід першого конденсатора, база другого біполярного транзистора з напиленими плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання з'єднана з другим виводом першого конденсатора і першим виводом резистора, а колектор другого біполярного транзистора з напиленими на базу плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання з'єднаний з другим виводом резистора і першим виводом другого конденсатора та першим полюсом другого джерела напруги, другий вивід другого конденсатора з'єднаний з другим полюсом другого джерела напруги, колектором біполярного транзистора з напиленими на затвор плівкою піроелектрика і поглиначем випромінювання і другим полюсом першого джерела напруги, які утворюють загальну шину, до якої підключена друга вихідна клема. На кресленні наведено схему мікроелектронного пристрою для вимірювання температури з активним індуктивним піроелектричним елементом. Пристрій містить перше джерело напруги 1, що під'єднано одним полюсом до затвору польового транзистора 4 з напиленими плівкою піроелектрика 3 і поглиначем випромінювання 2, а іншим полюсом до колектора першого біполярного транзистора 5, який під'єднано до заземлення, витік польового транзистора 4 з'єднаний з емітером першого біполярного транзистора 5, а стік польового транзистора 4 з'єднаний з емітером другого біполярного транзистора 8, база першого біполярного транзистора 5 з напиленими плівкою піроелектрика 6 і поглиначем випромінювання 7 з'єднана зі стоком польового транзистора 4. Перший конденсатор 9 і резистор 10 підключені паралельно емітеру і колектору другого біполярного транзистора 8, колектор якого підключений до другого 5 41856 конденсатора 11, до якого паралельно під'єднано друге джерело напруги 12. База другого біполярного транзистора 8 з напиленими плівкою піроелектрика 13 і поглиначем випромінювання 14 ввімкнена між першим конденсатором 9 і резистором 10. Пристрій працює наступним чином. В початковий момент часу температура не діє на поглиначі випромінювання 2, 7 і 14. Підвищення напруги джерел напруги 1 і 12 до величини, коли на електродах стік - колектор польового транзистора 4 і біполярного транзистора 5 виникає від'ємний опір, який приводить до виникнення електричних коливань в контурі, утвореному паралельним з'єднанням повного опору з ємнісним характером на електродах стік - колектор польового транзистора 4 і біполярного транзистора 5 та повним опором з індуктивним характером на електродах емітерколектор біполярного транзистора 8. Другий конденсатор 11 запобігає проходженню змінного струму через друге джерело напруги 12. При наступній дії температури, теплове випромінювання поглинається поглиначами випромінювання 2, 7, 14 і передається на напилені на затвор польового транзистора 4, базу біполярного транзистора 5 і Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 базу біполярного транзистора 8 плівки піроелектрика 3, 6, 13. Теплова дія потужності випромінювання W викликає зміну температури DT піроелектрика W ® DT), зміна температури DT зумовлює появу зарядів DQ на електродах піроелектрика (DT ® DQ), заряд DQ на електродах піроелектрика створює різницю потенціалів U(DQ ® U), яка додається до напруги, що існує на електродах затворвитік польового транзистора 4 і база-емітер біполярного транзистора 5 і змінює значення ємності коливального контуру, утвореного паралельним з'єднанням повного опору з ємнісним характером на електродах стік - колектор польового транзистора 4 і біполярного транзистора 5 та повним опором з індуктивним характером на електродах емітер-колектор біполярного транзистора 8, а це викликає зміну резонансної частоти коливального контуру. Теплова дія потужності випромінювання W аналогічним способом збільшує напругу, що існує на електродах база-емітер біполярного транзистора 8, а це змінює значення повного опору з індуктивним характером, що робить даний пристрій більш чутливим до дії температури. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601