專(zhuān)利名稱(chēng)：具有開(kāi)關(guān)量或頻率脈沖輸出性能的新型敏感元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型發(fā)明屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及具有開(kāi)關(guān)量或頻率脈沖輸出性能的傳感器。
目前國(guó)內(nèi)外敏感元件及其構(gòu)成的各類(lèi)傳感器均屬模擬量輸出，其輸出幅值小，抗干擾能力差，必須附加放大、線性化、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等輔助電路才能與數(shù)字儀表或計(jì)算機(jī)相連接，致使硬件系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性降低，研制成本增加，為二次儀表制作帶來(lái)了困難，限制了傳感器在更廣闊的領(lǐng)域中應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有開(kāi)關(guān)量或頻率脈沖輸出性能的新型敏感元件的結(jié)構(gòu)和制造方法。該敏感元件的輸出信號(hào)不需附加任何處理即可與數(shù)字裝置直接構(gòu)成各類(lèi)數(shù)字檢測(cè)與控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的原理是基于半導(dǎo)體特殊的負(fù)阻效應(yīng)，通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)和特殊的工藝制造方法實(shí)現(xiàn)的。這種特殊結(jié)構(gòu)包括N型區(qū)，P型區(qū)，上電極和下電極四層結(jié)構(gòu)，其中，N型區(qū)由摻磷的N型高阻硅單晶作為襯底；P型區(qū)以鋁和硼作摻雜源經(jīng)擴(kuò)散而形成，并從N面擴(kuò)散金或鉑，且擴(kuò)透整個(gè)P型區(qū)從而形成一種特殊的PN結(jié)結(jié)構(gòu)。上電極和下電極可采用鎳、鋁、金或其它金屬用以形成歐姆接觸。為適應(yīng)不同物理量的測(cè)量要求，上電極和下電極可作成全覆蓋型電極、部分覆蓋型電極和圓點(diǎn)型電極三種型式。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、測(cè)量參數(shù)廣泛，目前能制造出可直接或間接測(cè)量熱、磁、光、力等物理量的敏感元件。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)還可制造出能測(cè)量其它物理量的敏感元件。
2、應(yīng)用電路簡(jiǎn)單而規(guī)范，為用戶二次儀表研制開(kāi)發(fā)帶來(lái)方便。
3、即可模擬量輸出也可數(shù)字量輸出。特別是不需放大和模/數(shù)轉(zhuǎn)換就可與計(jì)算機(jī)直接連接，可降低成本。
4、體積小、工作電壓低、工作電流小、輸出幅度大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、可進(jìn)行非接觸測(cè)量，特別適合研制微型、便攜式和本質(zhì)安全型儀器儀表和機(jī)電一體化產(chǎn)品。


圖1、為一種雙面全覆蓋型電極的元件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2、為一種單面部分覆蓋型電極的元件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3、為一種單面全覆蓋型電極，與圓點(diǎn)型電極的元件結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的實(shí)施例如下該敏感元件包括N型區(qū)，P型區(qū)，上電極和下電極四層結(jié)構(gòu)，其中，N型區(qū)1由摻磷的N型高阻硅單晶作為襯底；P型區(qū)2以鋁和硼作摻雜源經(jīng)擴(kuò)散而形成，并從N面擴(kuò)散金或鉑，且擴(kuò)透整個(gè)P型區(qū)從而形成一種特殊的PN結(jié)結(jié)構(gòu)。上電極3和下電極4可采用鎳、鋁、金或其它金屬用以形成歐姆接觸。為適應(yīng)不同物理量的測(cè)量要求，元件的上電極3和下電極4可作成全覆蓋型電極；或元件的上電極3采用部分覆蓋，下電極4采用全覆蓋型電極結(jié)構(gòu)，或者上電極3采用全覆蓋，下電極4采用部分覆蓋型電極結(jié)構(gòu)；或元件的上電極3采用金覆蓋，下電極4采用圓點(diǎn)型電極結(jié)構(gòu)，或上電極3采用圓點(diǎn)型電極，下電極4采用覆蓋型電極等三種結(jié)構(gòu)型式。
權(quán)利要求1.一種具有開(kāi)關(guān)量或頻率脈沖輸出性能的新型敏感元件，其結(jié)構(gòu)由N型區(qū)、P型區(qū)、上電極和下電極四層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其特征是N型區(qū)(1)由摻磷的N型高阻硅單晶作為襯底，P區(qū)(2)以鋁和硼作摻雜源經(jīng)擴(kuò)散而形成，并從N型區(qū)擴(kuò)散金或鉑，且擴(kuò)透整個(gè)P型區(qū)(2)，上電極(3)和下電極(4)可采用鎳、鋁、金或其它金屬用以形成歐姆接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的敏感元件，其特征是元件的上電極(3)和下電極(4)采用全覆蓋型電極結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的敏感元件，其特征是元件的上電極(3)采用部分覆蓋，下電極(4)采用全覆蓋型電極結(jié)構(gòu)，或者上電極(3)采用全覆蓋，下電極(4)采用部分覆蓋型電極結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的敏感元件，其特征是元件的上電極(3)采用全覆蓋，下電極(4)采用圓點(diǎn)型電極結(jié)構(gòu)，或上電極(3)采用圓點(diǎn)型電極，下電極(4)采用覆蓋型電極結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要一種具有開(kāi)關(guān)量或頻率脈沖輸出性能的新型敏感元件屬于具有數(shù)字量輸出性能的傳感器領(lǐng)域。它克服了傳統(tǒng)敏感元件只能輸出低幅值模擬信號(hào)、應(yīng)用電路復(fù)雜等不足,為新一代數(shù)字量輸出傳感器的研制創(chuàng)造了條件。本實(shí)用新型基于半導(dǎo)體特殊的負(fù)阻效應(yīng)研制出的半導(dǎo)體敏感元件,體積小、功耗低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,由它構(gòu)成的傳感器輸出幅值大,電路簡(jiǎn)單而規(guī)范,既可輸出模擬信號(hào)又可輸出數(shù)字信號(hào),可廣泛應(yīng)用于多種物理參數(shù)的監(jiān)控與檢測(cè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01D5/12GK2313206SQ9722273
公開(kāi)日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1997年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月7日
發(fā)明者威卓托夫, 孫英達(dá) 申請(qǐng)人:哈爾濱諾威克傳感技術(shù)有限公司