термочувствительный элемент на монокристаллическом кремнии Текст научной статьи по специальности «Физика»

XVII Всероссийская с международным участием школа - семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых имени академика А.Г. Мержанова

термочувствительный элемент на монокристаллическом кремнии

Макарчук А.П. студент, Королева И.Л., Лоскутова А. Д. аспирант

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»,

Тамбов, anya.loskutova.94@mail.т

DOI: 10.24411/9999-004A-2019-10058

Актуальным является разработка твердотельных термочувствительных преобразователей миниатюрных, с высокой точностью и быстродействием. Среди таких преобразователей важное место может занять полупроводниковая полевая структура, работающая в режиме обогащения основными носителями заряда.

Твердотельная основа преобразователя температуры представляет собой монокристаллическую кремниевую подложку. Кремний легирован донорной примесью. В режиме обогащения основными носителями заряда являются электроны.

Проводимость канала полевой структуры [1, 2] описывается следующим выражением:

2 х>

Я = — )йх ,

ь о

где Ъ - ширина канала, L - длина канала, а - удельная проводимость, х. - глубина канала.

Удельная электропроводность в канале полупроводниковой подложки вычисляется по формуле:

а(х )= еп(х (х ),

здесь е - элементарный заряд, п(х) - концентрация и №п(х) -подвижность.

Используя формулу для удельной электропроводности, интегральную проводимость в канале можно рассчитать по формуле:

X,.

Я = (х)& = — Мп\<28\ .

ь о ь

Отсюда сопротивление канала:

XVII Всероссийская с международным участием школа - семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых имени академика А.Г. Мержанова

« =1 = -V-ï

g Z^n\Qs\

Следовательно, по закону Ома ток в канале:

=Vf=

где У8В - разность потенциалов между входом и выходом. Используя выражение для заряда в канале [3], получим выходную характеристику преобразователя, связывающую ее с измеряемой температурой;

ID = — VSD^n

- VG +

2кТ Nd VD +-ln —D

e

n

i y

S0SSiQ1

d

Список литературы:

1. Пятибратов И.С. Исследование теплофизических характеристик полупроводниковой структуры / И.С. Пятибратов, М.В. Сертаков, А.П. Королев // Материалы IX Международной научно-инновационной молодёжной конференции «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент», 2017. - С. 117-118.

2. A.P. Korolev. Solid State Primary Initial Transformer Design for Heat Values Measurement. Korolev A.P., Shelochvostov V. P., Chernyshov V. N. Transactions of the Tambov State Technology University, 1999, v. 5, № 4, p. 536 - 542.

3. Королев, А. П. Размерное квантование в подзатворном слое полевой полупроводниковой структуры / А. П. Королев, В. А. Ершов // Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. -2016. -Т. 22, №№ 1. - С. 108 -113 DOI: 10.17277/vestnik.2016.01. pp.108113.