Основы создания и применения полупроводниковых элементов и микроэлектронных устройств интегральной теплоэлектроники

• Автор: Громов, Вячеслав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 277 с. : ил.

1.1. Структура и основные характеристики теплоэлектрических преобразователей на основе терморезисторов е косвенным подогревом
1.2. Теплоэлектрические преобразователи на основе поликристаллических полупроводников

1.3. Теплозлехтрнческие преобразователи на основе терморезн

сторов с монокристаллическим ТЭ

1.4. Применение теялоэлектрическнх преобразователей на основе терморезисторов косвенного подогрева

1.5. Теплозлектрические преобразователи на основе приборе,

с переходами

1.6. Предложения по использованию приборов с переходами

в качестве элементов теплоэлектроники

Заключение
Разработка полупроводникового теплоэлектрического преобразователя как базового элемента приборов и устройств теплоэлектроники.
2.1. Изучение процессов выделения и распространения тепла в полупроводниковых структурах с япереходами
2.2. Изучение методов преобразования температуры в электрический сигнал в полупрсводкиксвых структурах
с переходами
2.3. Исследование и разработка транзисторного преобразователя тепловой мощности в электрический сигнал
2.4. Разработка транзисторного теплоэлектрпческого преоСразо
вателя как базового элемента теплоэлектроники теплотрона
2.5. Промышленные аналога базового элемента теплотроники
теплотрона
Заключение
Основы построения приборов полупроводниковой электроники с тепловой связью
3.1. Принципы построена интегральных усилителей с тепловой связью
3.2. Принципы построения низкочастотных генераторов периодических колебаний с использованием тепловой обратной связи
3.3. Разработка прецизионных источников напряжения на основе
тетозлектрнчсскнх преобразователей
Заключение
Разработка системы датчиков физических величин на основе базовых элементов теплоэлектроники.
4.1. Разработка датчика температуры на основе транзисторного преобразователя тепловой мощности в электрический сигнал
4.2. Разработка датчика скорости потока жидкости или газа термоанемометра на основе звуомиттерной транзисторной
структуры типа КТ8 А
4.3. Принципы создания датчика давления на основе элехжнтог теплотрона
4.4. Принципы создания датчика освещенности на основе элементов театотрона
4.5. Разработка многофункционального транзисторного датчика
на основе элементов теплотрона
Заключение
Области применения элементов и устройств теплоэлектроники в
промышленности и народном хозяйстве.
5.1. Применение преобразователей и интегральных схем с тепловой
связью в народном хозяйстве
5.2. Применение датчиков физических величин на основе элементов теплоэлектроники в народном хозяйстве
5.3. Применение многофункционального датчика на основе
теплотрона для вооружений и военной техники
Заключение
Выводы по работе
Литература


З Вольгампрнье характеристики теплоэлехтрпческого преобразователя на основе терморезпстора косвенного подогрева типа СТ1 Н кОм, Т5 9С. Стапнеская характеристика Я,ЗШ. Е.тэп, при Ргэ в качестве параметра рис. ТЭ и мощностью, рассеиваемой в нагревателе. Отметим, что, несмотря на малый ТКС обмотки подогрева ее сопротивление изменяется с изменением температуры ТЭ. Мощность Рд поэтому имеет различные значения в различных точках статической вольгампероной характеристик, даже если ток подогрева I постоянен. ЭМамперные характеристики Кпта зависимость сопротивления ТЭ от напряжения и управляемой цели 1. Превышение 0П температуры ТЭ над температурой окружающей среды, обусловленное током подогрева зависит от конструктивных параметров прибора сопротивления обмотки подогрева теплоемкости рабочего тела ТЭ, условия теплопроводности между рабочим, телом и обмоткой подогрева. ТЭ ог тока в цели подогрева действия тока ъюжко заменить эквивалентным ему изменением тептературы ТЭ. Рис. Коэффициент тепловой связи преобразователя. Изза конструктивных особенностей преобразователей наличие изолирующей оболочки между ТЭ и обмоткой подогрева температура внешней тешюотдакяцей поверхности отличается от температуры ТЭ на значение перепада температуры в защитном слое. Наличие перепала
о го чо оо рф мбш а
С ПреООрОЗОВЛТ Э. ЛЛЗШ. Ра равна мощности, подвощшой Р. Подводимая мощность состоит из двух частей мощности Ртз. Еоднмой к ТЭ из утфавхтемой цепи, и мощности Р. Некоторая доля I г Рп теряется в частях нагреватехя. Выражение 7 используют для определения коэффициента полезного действия КПД нагревателя, он равен отношению малых изменений мощностей ТЭ л нагревателя, выбранных так, чтобы сопротивление ТЭ оставалось неизменным. Для Рп, Ртэ0 из уРРп, т. ТЭ, его определяют графически рис. РвйТ и РПТ как отношение мощностей, соответствующих одной температуре. Данные характеристики получают из уравнения баланса мощностей в стационарном состоянии 5 для Рп0 и Ра0. I
Рис. Из рис. Ртэ и Рл от температуры практически линейны. Следовательно, постоянно и не зависит от условий работы прибора. Рт Ят г Г, V Ра Яг г гя . Г г,
Итак, мощность подо1реза по своему действию идентична изменению температуры окружающей среды на значение иУг. Зависимости РтэЯТ для различных значений тока подогрева приведены на рис. Из рисунка видно, что коэффициент теплообмена г не зависит от температуры, так как зависимости РтэТРЛ параллельны, а И определяется как тангенс угла наклона прямой РтэЮ х осп абсцисс. Уравнение преобразования ТЭ прибора. Ят. Г Тл. Подставляя выражение 9 в формулу сопротивления и принимая 1Лг запишем Ртэ так
ря . Зависимость сопротивления ТЭ от токоподогрева используют для определения В и Для тепло электрического преобразователя это удобно, таккак при снятия температурных характеристик путем термостагированпя могут быть внесены большие погрешности изза конструктивных особенностей прибора наличие баллона наполненного инертным газом, и т. Для определения В и , используем уравнение , в котором неизвестные параметры В, , и определяем из экспериментальной зависимости Ртз от Рп при условия, что два параметра взаимосвязаны. Полагая
Рп0, получаем связь между Я и Б Д Р, и тогда уравнение
р
1 0. Г . I . Г Г. Нз X Р V М ТВ К ТоВ. V ХМХ. Так как Ртз и Рлэ зависят от температуры, можно записать
о 0сс7у. ТЭ. Таким образом, а3а о вследствие чего чувствительность сопротивления ТЭ к изменению мощности, рассеиваемой в нагревателе, в о раз меньше и1, чем к изменению мощности, рассекаемой в ТЭ. Как правило, переходные процессы в цепях с теплоэлектрнчесишп преобразователями описываются нелинейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами, которые выражаются через статические и динамические параметры ТЭ и электрической цепи. Часть динамических параметров может быль определена по данным статических водьтамперных характеристик. Динамическое сопротивление Р. Коэффициент относительной чувствительности по моирости I определяется как отношение относительного упрощения сопротивления ТЭ к вызываемому его относительному изменению мощности рассеяния 1,фРТ1РуЭР1 Р.