[其他]一种碳化硅(SiC)二极管温度传感器

说明书

本实用新型是一种多PN结的碳化硅二极管温度传感器，属于对热敏感的半导体电性元件，它包括碳化硅PN结管芯、金丝内引线、铂或镍丝外引线、双孔氧化铝扁平瓷管及微晶玻璃包封材料，应用于宽温区的、高精度高分辨率的测温和控温。

中国发明专利公报公开了本实用新型作者发明的碳化硅（sic）二极管温度传感器，它采用单PN结结构，其测温范围为0～700℃、灵敏度－2～－3mv／℃，达到了测温范围较宽的目的，但在高分辨率测温和控温时，其灵敏度尚低，不能满足使用要求。

本实用新型的任务是设计一种灵敏度高（－4～－36mV／℃）、测温范围宽（0～700℃）的碳化硅二极管温度传感器。

本实用新型的任务可以通过如下措施达到：

把多个（2～12个）碳化硅PN结管芯用金丝正向串联，首尾两端金丝分别与在双孔氧化铝扁平瓷管两孔中的两镍丝或铂丝相连，该多个碳化硅PN结管芯均处于双孔氧化铝扁平瓷管的一个平面上，用微晶玻璃把该多个碳化硅PN结管芯、金丝及其与镍丝或铂丝连接点完全包封并牢固连接在双孔氧化铝扁平瓷管上。从而实现了多个PN结结构的温度传感器，提供了测温范围0～700℃，灵敏度－4～－36mV／℃的碳化硅二极管温度传感器。

上述碳化硅PN结管芯及微晶玻璃材料在中国发明专利85109140上已充分公开和详细叙述。该PN结是这样形成的：在P型碳化硅单晶基底上外延一层N型sic单晶层而形成PN结时，同时使氮气原子扩散到P型基底中去，或者在N型碳化硅单晶基底上外延P型层而形成PN结，P型厚度小于0.1毫米；PN结两电极均为钨金复合膜，该微晶玻璃组份（Wt％）为：

ZnO        25～55        MgO        2～7

B₂O₃15～25 BaO 2～7

SiO₂8～27 SnO₂1～3

AI₂O₃3～15 Cr₂O₃0～1

附图的图面说明如下：

图1为本实用新型以4个PN结为例，没有用微晶玻璃包封的内部结构图。

图2为包封上微晶玻璃后的外观图。

本实用新型下面将结合附图（实施例）作进一步详述：

以4个碳化硅PN结组成的温度传感器内部结构如图1所示，将直径为0.1mm，长为3～5mm的金丝（7、8、9、10）的一端分别压焊在碳化硅PN结（2、3、4、5）的P型层（或N型层）表面上的复合金属膜上，用微晶玻璃粉将PN结（2、3、4、5）的P型层（或N型层）表面。如        图1所示粘到氧化铝扁平瓷管（1）的一平面上，相距2～3mm，然后，把金丝（6）的一端和金丝（7、8、9）的另一端压焊在PN结（2、3、4、5）的N型（或P型层）表面上的复合金属膜上，再把金丝（6、10）的另一端用电火花或银焊分别与外引线镍（或铂）丝（11、12）连接，从而形成4个碳化硅PN结（2、3、4、5）正向串联，如图1所示。用微晶玻璃粉涂在PN结（2、3、4、5）所在瓷管（1）的平面上以及其两端，把PN结（2、3、4、5）、金丝（6、7、8、9、10）以及其与镍丝（或铂丝）（11、12）的焊点都包封起来，加热使微晶玻璃熔化，形成如图2所示的厚为0.5～0.7mm的微晶玻璃钝化包封层（13）。该4个PN结的温度传感器灵敏度为－8～－12mv／℃，其测温范围为0～700℃，从而实现了提高灵敏度。

上述多PN结碳化硅二极管温度传感器的单PN结管芯的制造方法，微晶玻璃的组份、包封微晶玻璃的温度范围、包封微晶玻璃的熔化时间范围以及包封气氛都与中国发明专利85109140记述的相同。

本实用新型与现有技术相比的优点是：灵敏度高，将2－12个单个PN结管芯同向串联制成的本实用新型灵敏度可达到－4～－36mv／℃，将4个单PN结管芯同向串联而制成的本实用新型灵敏度可达－8～－12mv／℃。