[其他]寬量程半導體真空計

無效

• 申請號: 87200798
• 申請日: 1987-02-05
• 公開（公告）號: CN87200798U
• 公開（公告）日: 1987-10-14
• 發明（設計）人: 李自鵬;錢三德;王先路;陳立仁;黃錫森
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01L21/10
• 分類號: G01L21/10;G01L21/00
• 代理公司: 機械工業部專利代理服務處
• 代理人: 孫文彩

本實用新型涉及一種半導體PN結型真空計，它是一種能夠連續測量粗、低、高真空的寬量程半導體真空計。適用于測量2×10⁴～5×10^－2帕的真空。

現有的測量真空度的真空計及規管種類較多，但大多僅適用于某一壓強區域的真空的測量。例如熱電偶型規，其測量范圍僅為10～10^－1帕；測量高真空需用電離真空計，測量粗真空需用彈簧真空表相銜接。但它們之間銜接誤差太大，而且操作也很不方便。目前僅有電容薄膜規測量范圍為1×10⁴～10^－2帕，測量精度也高；但它需要二個規頭，且價格昂貴，不宜工業上使用。

本實用新型的目的是提供一種能夠實現粗、、低、高真空連續測量，靈敏度高，成本低，使用方便的寬量程半導體真空計。

本實用新型所述的半導體真空計是根據熱傳導真空規的基本原理設計而成的，它主要由半導體真空規管和控制電路兩部分組成的。半導體真空規管是利用半導體PN結的正向壓降或反向飽和電流對溫度的敏感特性來工作的。本實用新型的半導體真空規管是利用半導體PN結的正向壓降對溫度的敏感特性來工作的。根據半導體PN結的正向壓降與溫度的關系可知，對于硅管壓降大約為0.6～0.8伏，對于鍺管壓降大約為0.1～0.3伏。硅管正向壓降的溫度系數約為????????－2.4毫伏／℃，即溫度升高1℃壓降下降約為2.4毫伏。規管管芯如圖1所示，在單晶硅片上用半導體平面工藝制造PN結，再在PN結的周圍擴散成一個電阻網絡，作為PN結的加熱器。在電阻網絡加熱功率恒定時，當規管中壓強降低，引起氣體熱傳導減小，導致管芯硅單晶片溫度升高，PN結的正向壓降減小，由此得到壓強與PN結正向壓降的對應關系。即當被測系統中壓強發生變化時，引起氣體熱傳導變化，于是規管芯片的溫度發生變化，導致規管中PN結的正向壓降變化。從而可用PN結正向壓降變化量的大小來表征被測系統的真空度的高低。由于半導體PN結的感溫特性，環境溫度的變化也導致PN結正向壓降的變化，這給真空測量帶來了誤差。為此，在規管中設置了一個與規管芯片上的PN結性能相同的PN結補償二極管，用來對規管進行環境溫度的補償，使芯片上PN結的正向壓降不受環境溫度的影響，以及保持規管本身特性的穩定。從而保證了測量精度。

本實用新型的有效測量范圍為2×10⁴～5×10^－2帕，可反應范圍為10⁵～1×10^－2帕，實現了粗、低、高真空的連續測量，克服了常規的使用彈簧管真空表、熱電偶真空計、電離真空計的接力測量，減小了銜接誤差，節省了測量設備，使用方便。由于不受環境溫度的影響，所以測量精度高。在10～10^－1帕壓強范圍內，熱電勢信號達300毫伏以上，從而大大地簡化了測量線路，降低了成本，并且便于實現自動控制。

以下結合實施例對本實用新型進一步詳細描述。

圖1是本實用新型的半導體真空規管的結構圖。

圖2是本實用新型的控制電路圖。