[发明专利]一种高灵敏PN结温度传感器

说明书

本发明涉及温度测量，特别是一种采用PN结构成温度传感器的方法和用该方法构成的一种高灵敏PN结温度传感器。

以半导体PN结作为温度传感器在各个测温领域得到广泛应用。但其构成温敏部件的PN结大都是单PN结管芯，或者是多个单PN结管芯的串联，连接点较多，因而在使用过程中，尤其是在（如油田）高温、高压、剧烈震动以及高频电磁等外界信号干扰的情况下，易出现失控、开路、短路、漏电等问题，而且产品的一致性、重复性、互换性较差，体积也较大，给生产和工作带来很多麻烦。

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种体积小、重复性能好、精度高、灵敏度高、稳定性高、温度响应速度快，抗干扰能力强的，特别是适用于油田井下测温和计算机处理系统的高灵敏PN结温度传感器的制造方法及用该方法构成的一种高灵敏PN结温度传感器。

本发明的技术解决方案是：一种制造高灵敏PN结温度传感器的方法，适用于以含PN结的半导体芯片为敏感部件构成的温度传感器，包括现有半导体PN结温度传感器的制作技术，其特征在于：在半导体PN结（或者多个正向串接的PN结）的正、负端还并联一个反向的半导体PN结。

一种由上述方法构成的高灵敏PN结温度传感器，包括外壳、内引线、引线电极和装在外壳内的密封填料，其特征在于：采用多个npn三极管发射结正向串联而构成的PN结的硅集成电路芯片作为温敏部件，该芯片内的上述PN结还并联一个反向的npn三极管的发射结。上述npn三极管的集电结构短接。

本发明技术解决方案中的PN结可以是3～10个相同的发射结结构正向串联。

本发明技术解决方案中的硅集成电路芯片外包封有一层富有柔性和弹性的高性能密封绝缘胶。

本发明的方法由于在构成温敏部件的PN结的正、负端设计有一个并联的反向PN结，因而采用此方法构成的温度传感器具有抗干扰能力强的特点，以硅集成电路芯片的PN结温度传感器为例，经油田试用和与以往的PN结温度传感器比较，较好地克服了外界高频、电磁、结电容等信号的干扰。

本发明的温度传感器，由于采用硅集成电路芯片作为温敏部件，以npn三极管的发射结作PN结，还可以是集成的多个这样的发射结正向串接，因而具有体积小，芯片尺寸只有0.5×1.5mm，便于微型封装;温度响应速度快，时间常数约为1.5秒;灵敏度高，当五个发射结串联时，不需要加放大器，可以直接联接使用，灵敏度为-10～11mV/℃;产品参数一致性强、重复性和互换性好的特点，对于-50℃～150℃范围内的温度检测十分理想。尤其是本发明硅集成电路芯片中的PN结还并联一个反向的npn三极管发射结，因而还具有抗干扰能力强和可靠性高的特点。由于硅集成电路芯片外敷有一层富有柔性和弹性的密封绝缘胶，因而大大提高了其抗震性能，可靠性和稳定性也有很大提高。

附图的图面说明如下：

图1为本发明的结构示意图;

图2为集成电路芯片中PN结的电路图。

下面结合附图对本发明作进一步详述：如图1所示，外壳3为通用的金属外壳，如不锈钢等。硅集成电路芯片1安装在外壳3的端部并通过内引线2与引线电极5连接，内引线2和引线电极5均为漆包线。外壳3内充满了密封填料4，该密封填料可以是氧化铝粉等，硅集成电路芯片1连同其与内引线2的连接点都包封有一层富有柔性和弹性的高性能密封绝缘胶，该密封绝缘胶层可以是生胶经涂覆再经高温处理后的橡胶层。硅集成电路芯片1中的PN结电路如图2所示，所用的PN结结构为同样的npn三极管的发射结，三极管的集电结均短接，然后再正向串联，并且再并联一个反向的npn三极管发射结。该硅集成电路芯片1即可采用常规的工艺参数条件制作。

本发明的方法可适用于各种半导体材料的PN结温度传感器。当为单PN结管芯或者是多个单PN结管芯串联时，在其正、负端并联一个相同结构PN结管芯;当为半导体集成电路芯片时，则将该反向并联的PN结构设计在该集成电路芯片内。