[發(fā)明專利]集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片及輻射功率測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010058836.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111239479B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王雪深;陳建;李勁勁;孫青;王仕建;鐘青;徐驍龍;鐘源
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量科學(xué)研究院
• 主分類號: G01R21/02
• 分類號: G01R21/02;G01R35/00
• 代理公司: 蘇州知途知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32299
• 代理人: 馬剛強(qiáng)

1.一種集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，包括：

包括：

襯底層；

吸收層(2)，設(shè)置在襯底層的表面中央，用于吸收電磁輻射；

熱電堆層(3)，包括：P型部(31)、N型部(32)和交替地串聯(lián)連接P型部(31)和N型部(32)的配線(13)，熱電堆層(3)為多個熱電偶被串聯(lián)連接形成的部件配置成熱電偶束得到的構(gòu)造體，各個熱電偶通過將P型部(31)和N型部(32)組合起來，在配線(13)處構(gòu)成從熱端開始到冷端折返的往復(fù)形式，所述吸收層(2)吸收電磁輻射后，能夠加熱熱電堆層(3)的熱端，使熱端和冷端產(chǎn)生溫度差；

薄膜金屬層(4)，為具有電阻能夠隨溫度而變化的薄膜金屬材料，設(shè)置于所述熱端處，能夠?qū)⑽諏?2)吸收的輻射功率轉(zhuǎn)化為電阻變化；所述薄膜金屬層(4)還能夠接受外部的電流。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，所述襯底層為Si、SOI或者GaAs半導(dǎo)體基板材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，所述吸收層(2)為黑體材料，所述黑體材料包括碳納米管網(wǎng)絡(luò)、碳納米管垂直陣列、碳納米管水平陣列、碳納米管復(fù)合材料、黑漆、黑漆與碳管復(fù)合物、黑漆與石墨復(fù)合物或者黑鱗。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，所述吸收層(2)為羥基鐵復(fù)合材料、TaN、NiCr或者碳化硅；

或者所述吸收層(2)為TaN和硅。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，所述吸收層(2)為金屬材料且位于薄膜金屬層(4)和熱電堆層(3)上方，且所述吸收層(2)與薄膜金屬層(4)和熱電堆層(3)之間設(shè)置有絕緣層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，

所述吸收層(2)為金屬材料且所述吸收層(2)位于所述襯底層上未設(shè)置有薄膜金屬層(4)和熱電堆層(3)的一面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，所述襯底層上未設(shè)置有薄膜金屬層(4)和熱電堆層(3)的一面與熱端相對應(yīng)的區(qū)域具有凹槽(11)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，所述熱電堆層(3)由沿襯底層中軸線兩側(cè)分布的第一部分和第二部分連接，第一部分和第二部分連接串聯(lián)連接，靠近襯底層中軸線的配線(13)構(gòu)成了熱端，遠(yuǎn)離襯底層中軸線的配線(13)構(gòu)成了冷端。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，所述凹槽(11)沿所述襯底層中軸線布置。

10.一種輻射功率測量方法，使用權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的集成化自校準(zhǔn)輻射功率傳感芯片，其特征在于，包括以下步驟：

向所述薄膜金屬層(4)輸入電流I₀，測量所述熱電堆層(3)的熱端和冷端的電壓，記錄設(shè)定電壓值V；

使待檢測功率的電磁輻射照射到所述吸收層(2)上；

再測量所述熱電堆層(3)的熱端和冷端的電壓，調(diào)整向所述薄膜金屬層(4)輸入的至電流I₁，使所述熱電堆層(3)的熱端和冷端的電壓與設(shè)定電壓值V相等；

待檢測功率的電磁輻射的功率值為(I₀-I₁)·V。