SU1364168A1

SU1364168A1 - Многоэлементный термоэлектрический преобразователь

Info

Publication number: SU1364168A1
Application number: SU864010748A
Authority: SU
Inventors: Ю.И. Горбачев; И.Л. Григоришин; Ю.М. Гулюк
Original assignee: Институт электроники АН БССР
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1991-09-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть- использовано в преобразовател х переменного напр жени в широком диапазоне частот по уровню среднеквадратичного значени в посто нное. Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани термоэлектрического преобразовател на высоких частотах за счет размещени между нагревателем и гор чими спа ми термобатареи провод щего сло , соединенного с выходными ветв ми концевых термопар термобатареи с помощью выполненных на поверхности подложки пленочных конденсаторов. В результате уменьщаетс величина входной ем- ,; кости, устран ютс высокочастотные наводки со стороны нагревател непосредственно в гор чие спаи термопар и существенно ослабл етс вли ние высокочастотных наводок со стороны выводов термобатареи и выходных цепей преобразовател , что обеспечивает получение высокой точности преобразовани и дополнительно расшир ет указанный диапазон в сторону более высоких частот. 1 ил. 1 табл. « (Л сг

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может ,быть использовано в преобразовател х переменного напр жени в широком диапазоне частот по уровню среднеквадратичного значени в посто нное.

Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани на высоких частотах .

В предлагаемом преобразователе отсутствует гальваническа св зь наход щегос между нагревателем и термобатареей провод щего сло с другими основными элементами термоэлектрического преобразовател (ТЭП) и не предполагаетс никакой св зи с корпусом .или нулевым проводом измерительной схемы, в составе которой используетс ТЭП. Вследствие этого получена мала величина входной емкости, котора практически не повышаетс в св зи с применением провод щего сло , а зависит в .основном от исходных входных параметров ТЭП, т.е. от паразитных емкостей цепи нагревател ..

Соединение провод щего сло с соответ- ствуюш,ими выходными ветв ми концевых термоп.ар, вход ишх в состав термобатареи , с помощью конденсаторов шунтирует термобатарею по высокой частоте, защищает ее от высокочастотных наводок со стороны контактных площадок, коммутационных проводников и измерительной схемы, а также устран ет возможность возникновени паразитной св зи, по высокой частоте между термобатареей и измерительной схемой.

На фиг. 1 изображен предлагаемый многоэлементный ТЭП. Преобразователь содержит диэлектричег скую подложку. 1, на одной из повер хно- стей которой размещен пленочный резис- тивный нагреватель 2, а на противоположной - пленочные провод щий слой 3 и термобатаре , состо ща из термопар, ветви 4 и 5 которых имеют различные термоэлектрические свойства. Гор чие спаи 6 термопар расположены над нагревателем 2. Привод щий слой 3 размещен между нагревателем 2 и термобатареей и отделен от нее пленочной диэлектрической прослойкой 7. Нижние обкладки 8 и 9 пленочных конденсаторов раз- мещевы на поверхности подложки 1 и вл ютс продолжением провод щего сло 3. Верхние обкладки 10 и 11 отделены от нижних диэлектрической прослойкой 7. Нагреватель имеет контактные площадки 12. Холодные спаи 13 термопар расположены на поверхности подложки 1 по обе стороны от нагревател 2.

Пример. На.Одну из поверхностей диэлектрической подложки I из оксида алюмини или слюды размерами 8Х4,5Х 0,03 мм осаждены пленки толщиной 0,8 мкм резистивного материала (нихрома Х20Н80 или кермета К 50С) в места расположени нагревател 2 и пленки толщиной 0,6 мкм материала с высокой удельной электропроводностью (никел НП1Эв, меди MB или серебра Ag 999,9) в места расположени контактных площадок 12 нагревател 2. На противоположную поверхность диэлектрической подложки

1 осаждены пленки толщиной 0,6 мкм материала с высокой электропроводностью (никел НП1Эв, меди MB или серебра Ag 999,9) в места расположени провод щего слой 3 и обкладок 8,9 и 10,11 пленочных конденсаторов , а также пленки толщиной 0,5...0,9 мкм

образующие ветви 4 и 5 термопар из различных . термочувствительных материалов (висмут-сурьма или теллурйд свинца - тел- лурид германи ). Между провод щим слоем 3, обкладками 8 и 9 с одной стороны и ветC в ми 4 и 5, обкладками 10 и 11 с другой стороны осаждена пленочна прослойка толщиной 0,5...1,0 мкм из диэлектрического материала (окись кремни , окись алюмини или окись титана). Гор чие спаи 6 и холодные спаи 13 термопар образованы непосредст0 венной коммутацией соответствующих ветвей 4 и 5.

Нагреватель, имеющий геометрические размерь 4,55Х 0.2 мм, находитс в тепловом контакте с 30 термопарами, кажда ветвь

которых имеет геометрические размеры 1,1X0,1 мм. Промежуток между ветв ми двух соседних термопар равен 0,05 мм.

Сопротивление нагревател Посто нному току составл ет 75 Ом. Суммарное сопротивление термобатареи, состо щей из последоваQ тельно включенных термопар, не превышает 10 кОм, а сопротивление одной ветви термопары 166 Ом. При толщине подложки из оксида алюмини 30 мкм емкость между нагревателем и провод щим слоем име- . ет величину пор дка 2 пФ. Выполнение

5 диэлектрической прослойки между провод щим слоем и термобатареей из моноокиси, кремни толщиной пор дка 1 мкм обеспечивает получение емкости между одним гор чим спаем термобатареи и участком провод щего сло , наход щимс под этим спа0 , ем, величиной не более 0,55 пФ и суммарной емкости между термобатареей и провод - щ-им слоем 20 пФ. Выходна емкость ТЭП, т.е. емкость цепи термобатареи имеет величину 2...4 пФ. Величины емкостей шунти5 рующих плёночных-конденсаторов выбраны равными. 150 пФ.

В предлагаемом ТЭП получена величина входной емкости пор дка 0,52 пФ, котора

при прочих равных параметрах элементов входных цепе;й в 4,85 раза меньше, чем у

0 прототипа и определ етс в основном емкост ми внешних токоподводов к нагревателю , так как суммарна емкость нагревател с контактными площадками -имеет величину пор дка.0,03 пФ.

В таблице приведены результаты расче5 та модулей 2ги Zz комплексных сопротив- лений нагревателей с учетом вли ни входных емкостей дл предлагаемого и известного ТЭП, а также погрешностей от изменени модулей Z и Zz дл различных частот приложенного к-нагревател м перемен- Hord напр жени

Как показывают результаты расчета, в предлагаемом ТЭП на частоте 100 МГц погрешность Преобразовани от изменени комплексного сопротивлени нагревател вследствие вли ни входной емкости равна 0,03%, а на частотах до 400 МГц включительно не превышает 0,5%. По сравнению-с прото- типом на высоких частотах (например, на частоте 300 МГц) эта погрешность снижена, т.е. точность преобразовани повышена не менее, чем в 22,8 раза.

Кроме того, в предлагаемом ТЭП существенно ослаблено вли ние высокочас О

5

тотных наводок со стороны термобатареи и выходных цепей.

Claims

Формула изобретени Многоэлементный термоэлектрический преобразователь, содержащий диэлектрическую подложку, на поверхности которой размещены разделенные диэлектрическими прослойками пленочные резистивный нагреватель , термобатаре , образованна термопарами , и расположенный между нагревателем и гор чими спа ми термобатареи провод щий слой, отличающийс тем, что, с целью повышени точности преобразовани на высоких частотах, провод щий слой соединен , с выходными ветв ми концевых термопар термобатареи с помощью выполненных на поверхности подложки пленочных конденсаторов .

/

а i,

-5

Составитель О. Федотов

Редактоо Т. Рыба.поваТехред И. ВересКорректор А. Обрунар

Заказ 3728 , Тираж 3 /Подписное

ЬНИИНИ I осударственного комитета СССР по делам изобретеиий и открытий

13035, Москва. Ж-35, Раушска наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4