CN103229032A - 电气元件 - Google Patents

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Abstract

一种温度依赖性电气元件，包括：相变部分，该相变部分包括至少一种具有预定相转变温度的传导性相变材料；检测器部分，其构造成用于检测由于温度变化导致的相变材料传导率的变化，以基于检测到的相变材料传导率的变化来检测相变材料的相转变；温度校准部分，构造成进行温度校准，该温度校准是将由检测器部分基于相变材料的传导率的变化而检测到的相变材料表现出相转变时的温度调节至相变材料的预定相转变温度进行的；和基板，相变部分、检测器部分和温度校准部分一体地布置在该基板上。

Description

电气元件
技术领域
本发明总体涉及电气元件，更具体地，涉及温度依赖性电气元件。
背景技术
例如集成电路(IC)或大规模集成(LSI)电路等半导体装置通常通过由半导体制造商提供的设备制造，因为该设备的引入降低该半导体装置的制造中的进口障碍。这是半导体装置的全球化制造基础。结果，半导体装置的价格变得非常低。另外，利用用于半导体集成电路的制造工艺的微机电系统(MEMS)技术能够批量生产具有恒定性能的传感器，例如将要包括在半导体装置中的互补金属氧化物半导体(CMOS)。电流传感器生产设备主要从这样的半导体(IC或LSI)生产设备转变而来。在用于半导体集成电路的制造工艺中，传感器需要温度校准过程来校准，以将由传感器检测到的反应转变为例如电压等数值。该温度校准通常通过将由传感器检测到的反应与测量标准值相比较进行。
应注意的是，在该情况下，传感器为温度依赖性传感器，例如压力传感器或温度传感器，其能够输出与预期的温度变化相关联的测量值。温度依赖性压力传感器的温度校准通常通过测试工作人员或用户进行，其将压力传感器放置到测试仪中来比较根据测试仪中的温度变化的压力值输出和关于压力传感器的已有压力值的数据。温度传感器可以是热电偶、铂电阻温度计传感器和热敏电阻器。下面，在这些中选择热电偶作为用于示出温度校准的温度传感器的示例，该热电偶成本低，并且能够测量较宽的温度范围。热电偶为由两根不同的金属丝(一对金属丝)构成的温度传感器，其每一端连接在一起。由该对金属丝构成的热电偶构造成：测量与该对金属丝每一端之间的温度差成比例产生的极弱的热电功率，并且输出对应于该测得的热电功率的温度值。即，该类温度传感器输出与温度变化成比例的热电功率。这样的温度依赖性传感器可能通常需要温度校准，以准确地测量温度。通常的用于温度依赖性传感器的温度校准技术如下面所述。将温度传感器(即，热电偶)放置在处于恒定环境下的恒温室中，并且改变恒温室内部的温度。然后，在改变恒温室内部的温度时，测量由热电偶输出的热电功率。将通过热电偶测得的热电功率输出与对应于温度变化的热电功率的标准值相比较。每一个温度装置的温度校准通过利用该比较值作为补偿值来进行。
日本专利No.4178729(下文称为“专利文件1”)公开了利用热电偶作为温度传感器用于热分析装置的温度校准技术的示例。在专利文件1中公开的温度校准技术中，将具有已知相变温度的标准温度材料和热电偶放置在加热器内部。当具有已知相变温度的标准温度材料和加热器中的热电偶的温度逐渐变化时，可在标准温度材料的熔点附近温度下观察到标准温度材料的吸热反应。标准温度材料的该吸热反应作为热电偶线性输出变化中的拐点被检测到。在该拐点被检测到的时间点检测到的温度被确定为对应于熔点温度的标准温度，并且热电偶的温度值利用基于确定的标准温度计算的校正值来校准。
日本特开专利申请公开号No.2-039213(下文称为“专利文件2”)公开了温度校准技术的另一个示例。在专利文件2中公开的温度校准技术中，加热器与高温压力装置串联连接。通过该技术，加热器被构造成在检测高温压力装置内部的温度时控制施加到高温压力装置的功率。之后，加热器连续加热高温压力装置，直到在标准温度材料中发生相变，并且基于标准温度材料中发生相变时加热器的电阻或加热器中的电压-电流变化检测标准温度材料中发生相变所在的温度。高温压力装置的温度校准基于标准温度材料中发生相变时施加到高温压力装置的功率进行。
但是，在专利文件1中公开的温度校准技术中，由于在温度校准过程中，标准温度材料被放置在加热器内部，因此热电偶的校准精度可能随着标准温度材料的定位精度而改变。即，标准温度的定位精度可能需要提高来提高热电偶的校准精度。结果，可能需要投入资本来提高标准温度材料的定位精度，这可导致制造成本增加。另外，在专利文件1中公开的温度校准技术中，当温度校准在将温度传感器结合在产品中之后进行时，用户需要从产品取下温度传感器。因此，温度校准本身对于用户来说可能变为繁琐的任务。而且，在专利文件2中公开的温度校准技术中，由于加热器以串联方式电连接到相变材料，因此，除了加热器的传导率变化，相变材料的传导率可能由于相变材料的相转变而改变。因此，即使温度校准基于相变材料中发生相转变所在的检测到的温度进行，温度校准的精度仍可由于来自加热器中传导率的不利影响而降低。
进一步地，每一种公开的技术都可能需要具有基于温度标准控制的恒定温度环境的大型设备。而且，由于例如构造成吸收热的温度传感器或湿度传感器等高精度传感器需要高精度的温度校准，因此，与用于一般目的的传感器的温度校准相比较，可能需要在制造工艺中包括通常要求高精度传感器的复杂温度校准过程，用于一般目的的传感器的制造工具不包括复杂的温度校准过程。因此，高精度传感器需要被转移到保持恒温的恒温室内部，并且温度校准通过以小步骤逐渐改变内部温度来进行，这可能导致生产率低。因而，与具有更简单结构的传动装置或光学装置相比较，其设置比高精度传感器的那些简单得多，这可能是上述高精度传感器的批量生产制造工艺的瓶颈。因此，可能很难降低制造成本。高精度传感器进一步需要用于温度校准的附加的成本，并且因此需要温度校准的高精度温度传感器的成本可能是不需要温度校准的温度传感器的成本的几倍到数十倍。特别地，为了生产多的更高精度的传感器，可能需要更高的成本和更多的时间来进行极其精确的温度校准。
进一步地，尽管目前生产的传感器被广泛使用是一事实，但是由于温度校准技术的较慢的进展，因此，与批量生产的一般目的的半导体装置相比较，不是很多的高精度传感器被批量生产。因而，将温度校准过程本身完全从制造工艺消除可能是最有效的。优选的是，用户每次使用高精度传感器时可容易地并且简单地进行温度校准来保持高精度传感器的高精度。但是，实际上，在传感器运输之后，可能很难使用户进行温度校准。因而，存在对能够通过自身，在任何时间任何地点，以与仅由电信号简单驱动的一般目的的半导体装置相同的方式，利用电信号进行温度校准的电气元件的需要。
发明内容
本发明的至少一个实施例的总体目的是提供一种电气元件，能够进行温度校准而没有复杂的温度校准步骤，并且降低制造成本。
在一个实施例中，提供了一种温度依赖性电气元件，包括：相变部分，该相变部分包括至少一种具有预定相转变温度的传导性(conductive)相变材料；检测器部分，其构造成用于检测由于温度变化导致的相变材料传导率(conductivity)的变化，以基于检测到的相变材料传导率的变化来检测相变材料的相转变；温度校准部分，构造成进行温度校准，该温度校准是将由检测器部分基于相变材料的传导率的变化而检测到的相变材料表现出相转变时的温度调节至相变材料的预定相转变温度进行的；和基板，相变部分、检测器部分和温度校准部分一体地布置在该基板上。
附图说明
在结合附图阅读时，通过下面的具体实施方式，实施例的其他目的和特征将显而易见，附图中：
图1是示出相变材料中随着时间转变的温度变化及电阻值变化的特性曲线；
图2是示出与相转变材料相关的对应于提供给热产生部分的电流的热产生部分的温度变化和电阻值变化的特性曲线；
图3是示出具有不同相转变温度的两种相变材料中随时间转变的温度变化的特性曲线；
图4是与具有不同相转变温度的两种相变材料相关的热产生部分中随温度转变的驱动电流值变化的特性曲线；
图5是与具有不同相转变温度的两种相变材料相关的检测引线之间随时间转变的输出电压值变化的特性曲线；
图6是基于具有不同相转变温度的两种相变材料中施加的电压和输出电压所计算的电阻值变化的特性曲线；
图7是示出具有不同相转变温度的两种相变材料的电阻-温度特性的特性曲线；
图8A和8B是示出根据一个实施例的电气元件的层合结构的图示；
图9A和9B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图10A和10B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图11A和11B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图12A和12B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图13A和13B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的平面图示；
图14A和14B是示出根据一个实施例的电气元件的平行结构的图示；
图15A和15B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图16A和16B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的平面图示；
图17A和17B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的平面图示；
图18A和18B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图19A和19B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图20是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的平面图示；
图21A和22B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图22A和22B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图23A和23B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图24A和24B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图25A和25B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图26A和26B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图27是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的截面图；
图28A和28B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图29是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的截面图；
图30A和30B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图31A和31B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图32A和32B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图33A和33B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图34A和34B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图35A和35B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图36A和36B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图37A和37B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图38A和38B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图39A和39B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图40是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的平面图示；
图41A和41B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图42A和42B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图43A和43B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图44A到44C是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图45A到44C是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图46A和46B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图47A和47B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图48A和48B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图49A和49B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图50A和50B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示；
图51A到51D是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图52A到52D是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示；
图53是示出具有根据一个实施例的电气元件的集成元件配置的示意性平面图示；
图54是示出具有根据一个实施例的电气元件的集成元件配置的框图；
图55是示出通过根据一个实施例的电气元件进行的校准操作的流程图；
图56A和56B是示出二极管正向电压和温度变化之间的关系的图示；
图57是示出集成电路(IC)双极晶体管的局部结构的剖视图；
图58是示出温度补偿电路的第一温度检测部分和第二温度检测部分的电路图；
图59是示出环境温度不变时，第一温度检测部分的电阻值的变化和第二温度检测部分的电阻值的变化的特性曲线；
图60是示出桥路的输出特性的特性曲线；
图61是示出第一温度检测部分的电阻值的变化和第二温度检测部分的电阻值的变化的特性曲线；
图62是示出环境温度改变时，第一温度检测部分的电阻值的变化和第二温度检测部分的电阻值的变化的特性曲线；
图63A和63B是示出根据一个实施例的电气元件的结构的截面图；
图64A和64B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种结构的截面图；
图65A和65B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种结构的截面图。
具体实施方式
下面将参照附图描述优选实施例。
首先概述利用相变材料的相转变的校准原理。在该示例中，检测相变材料的相转变的因数被示出为电阻值的变化。
图1是示出相变材料中随着时间转变的温度变化及电阻值变化的特性曲线。该图1示出的特性曲线描绘了与相变材料相邻布置的温度依赖性电阻构件的电阻值变化。当相变材料随着时间转变而被加热时，该电阻值变化通过电阻器测量。在该示例中，使用相变材料的已知的熔点来校准。如图1中所示，当具有恒定电流值的电流提供给相变材料并且相转变在相变材料中发生时，可能在相转变已经在相变材料中发生所在的温度下(即，熔点；Mp(或冰点))发生吸热反应。如果相变材料为固体，并且相变材料的温度升高并且达到相转变温度时，相变材料开始液化。相变材料的相转变温度保持不变，直到整个相变材料液化，并且在整个相变材料已经液压之后开始再次升高。因而，电阻构件的电阻值显示出如图1的特性曲线中所示的部分不连续。在图1中，电阻构件的温度在电阻构件具有电阻值R2时达到相转变温度。即，当电阻构件具有电阻R2时，电阻构件的温度已经达到相转变温度。因此，温度依赖性电阻构件的电阻值提前被测量，并且对电阻构件的温度校准通过将电阻构件的温度调节到已知的相转变温度来进行，该已知的相转变温度在测量的电阻值达到电阻值R2所在的时间下获得。因而，由于在相转变温度和电阻构件的电阻值之间存在一一对应关系，因此温度校准可基于相转变温度和电阻值之间的该一一对应关系进行。
应注意的是，可通过降低热产生部分的热容并且均匀地形成薄相变材料，从而具有均匀的温度区域来精确地检测相转变时间。特别地，当相转变已经发生，使得固体相变材料液化为液体时，相变材料表现为吸热反应，其中，电阻构件保持恒定温度；即，如图1中所示，从相转变开始到相转变结束，电阻构件的温度保持不变。因而，热产生部分的增大电阻值的趋势被检测为改变成电阻值的平行状态的现象。电阻值在从时间T1到T2的持续时间段中的转变(变化)被存储为数据，该数据以电阻值和时间的函数生成。对时间T1之后获得的函数和数据进行比较。如果在时间T2时不存在没有与该函数匹配的数据，则相变材料表现出相转变。因此，在时间T2时的相变材料的温度被确定为已知的相转变温度Mp。特别地，如果具有小热容量的电气元件由热产生部分、相变材料和带中空部的基底材料形成，则在时间T2=0.1到10ms时，可获得快速和重要的特性。例如，在图18A和18B中所示的具有热产生部分和相变材料的后面所述的元件的弯曲配置中，如果热产生部分13和相变材料所形成区域具有2μm的厚度和100平方微米的尺寸，并且相变材料为Sn，相转变温度为231.928°C，则可在1ms中获得标准温度。如果其中热产生部分13和相变材料布置于其中的区域的尺寸进一步减小，则可更快速地获得标准温度。因而，如图1中所示，热产生部分的电阻值R2对应于已知的温度Mp，极弱的电流被供到热产生部分，以不使热产生部分产生焦耳热，并且通过利用已知的热产生部分的电阻温度系数TCR，热产生部分的电阻值被检测为该元件的环境温度。应注意的是，如果电气元件被构造成获得两个或多个不同的相转变温度时，则可确定未知的电阻温度系数TCR，而不利用已知的热产生部分的电阻温度系数TRC。应注意的是，在该实施例中，相变材料可以是任何材料，只要该材料可在某温度下表现出相转变即可。特别地，校准可通过利用能够指示由国际温度标准确定的温度的材料以高精度进行，温度使用该国际温度标准以高精度确定。该材料的示例包括In和Sn。
图2是示出对应于提供给热产生部分的电流的热产生部分的温度变化和电阻值变化的特性曲线。如图2中所示，由于相变材料在已知温度下(升华点或沸点：Bp)从固态或气态相转变到液态，因此相变材料蒸发，并且热产生部分的热容量以蒸发的相变材料的量降低。热产生部分的热容量的降低增大提供给热产生部分的电功率的电流值(电阻值)，这以恒定比率提高热产生部分的温度(电阻值)。当热产生部分的温度已经达到沸点Bp时，相变材料表现出相转变。热产生部分的电阻值由于其热容量的变化表现出不连续的性能，并且该不连续点对应于已知的沸点Bp。类似于图1中所示的情况，极弱的电流被提供到热产生部分，以不产生焦耳热，并且热产生部分的电阻值可被检测为电气元件的环境温度。
接下来概述利用两种或多种相变材料的不同的已知相转变温度校准的原理。应注意的是，在下面的示例中，采用两种相变材料。
图3是示出与具有不同相转变温度的两种相变材料相关的随着时间转变的温度变化的特性曲线。如图3中所示，提供给热产生部分的电流以恒定的速率增大，以使相变材料A的温度在时间T2达到相变材料A的相转变温度(即，熔点Mpa(冰点)，其为特定已知值)。进一步地，如果连续地提供给热产生部分电流来提高热产生部分13的温度，则相变材料B的温度在时间T4达到相变材料B的相转变温度(即，熔点Mpb(冰点)，其为特定已知值Mpb(>Mpa))。应注意的是，这些元件能够通过控制不具有热产生部分的元件的环境温度检测图3示出的相变材料的相转变，并且将相应检测到的温度确定为已知温度，以使相变材料经受相转变。因此，利用具有没有如相关技术的校准设备的温度控制精度那样高的温度控制精度的校准设备，检测每一个元件中的相变材料的相转变，并且因此高精确地进行校准。然后将充分小的电流值施加到具有预定电阻温度系数的热产生部分，以不产生焦耳热，并且检测热产生部分的电阻值。因此，高精度校准可通过将每一个元件的热产生部分用作温度检测部分来进行。
应注意的是，至少满足"Mpa≠Mpb"的条件。图4示出一特性曲线，显示对应于时间转变的与两种相变材料相关的热产生部分中驱动电流值变化，所述两种相变材料具有不同的相转变。如图4中所示，电流值在从时间T0到时间T4期间以预定速率增大，在该期间中，测量输出电压，并且测量的输出电压被转变为电阻值，以形成两个偏置点R(ΔR=0)。存储从时间T0到时间T1获得的电阻值的时间相关的差值ΔR，然后将其与时间T2之后获得的ΔR值比较。尽管施加的功率增大这一事实，但是由于吸热反应的效应，温度没有提高，直到从固体到液体的相转变完成。因此，确定相变材料A的温度在时间T2已经达到相转变温度。同样，确定相变材料B的温度在时间T4已经达到相转变温度Mpb。因此，图5中所示的在时间T2的热产生部分(用作加热器和温度检测部分)的电流供给值或输出电压值Va对应于在图6示出的在熔点Mpa下获得的电阻值Ra。进一步地，热产生部分在时间T4的电流供给值或输出电压值Vb(参见图5)对应于在熔点Mpb下获得的电阻值Rb(参见图6)，并且热产生部分的温度依赖性(电阻值的温度校准)以温度和电阻值的函数近似表示。如图5中所示，以与电阻温度计传感器相似的方式，极弱的恒定电流Is在时间T5和T6提供给热产生部分，以不使热产生部分产生热。结果，通过利用温度和电阻值的函数，电阻值V5/Is和电阻值V6/Is被分别以温度C5和温度C6进行检测。测量由图6中的虚线指示的环境温度。该温度测量可用该方式进行。
如上面所述，由于两种不同的相变材料包括不同的相转变温度，因此该元件可在热产生部分的温度已经达到两个不同温度时可被校准。因而，可获得高精度的温度校准。应注意的是，由于计算了热产生部分的温度依赖性(即，电阻值的温度校准)，因此可能利用具有未知电阻温度系数(TCR)的电阻材料。如果具有已知电阻温度系数(TCR)的电阻材料被用作用于热产生部分的材料，则可如图7中所示可获得高精度的电阻值-温度特性。例如，如果热产生部分包括Pt，则热产生部分的电阻值R(Ω)和温度S(°C)可由下面的公式(1)表示。
R=R0*(1+α·S)……(1)
应注意的是，如果电阻温度系数(TCR)α为3.9083E-03(0to850°C)，则由In形成并且Mpa=156.5985°C的相变材料A对应于电阻值Ra，并且由Sn形成并且Mpb=231.928°C的相变材料B对应于电阻值Rb，电阻温度系数(TCR)α基于电阻值Ra和Rb校正，进一步的精度校准可实现，以在从0至850°C的温度下形成线性电阻温度系数(TCR)α，并且可确保在Mpa和Mpb范围外的温度范围的精度。应注意的是，附图(例如图6)中，两个不同的相转变温度表示两种不同的相变材料。但是，如果温度依赖性表现出线性温度依赖性，则可能需要多个已知的相转变温度。在该情况下，可能增加图示出的相变材料的种类。具有温度依赖性的电气元件的温度校准基于被检测为上面示例中的相变材料的相转变的电阻值变化进行。指示另一种相变材料的相转变的其他因子包括质量、热容量、特定频率、介电常数、粘度、光学透射率、光学反射率和光学吸收率。
接下来描述根据一个实施例的电气元件的结构。在该实施例中，电阻值的变化基于一种相变材料检测。图8A和8B是示出根据一个实施例的电气元件的层合结构的图示。图8A和图8B是根据一个实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。在图8A和8B示出的具有层合结构的电气元件中，热产生部分和相变材料紧密附接，以使热传导性可能均匀，并且热容量可能较小。因此，可快速进行电气元件的校准。因此，可获得高精度的温度检测。根据本实施例的电气元件可通过将一对由例如Si,Pt,NiCr,SiC和C等传导性材料形成的并且构造成给电气元件提供电源的引线12布置在由例如玻璃或陶瓷等电绝缘材料形成的基板11上，将热产生部分13布置在所述一对引线12的前端处，并且将相变材料14均匀地层合在热产生部分13上形成。由于热产生部分13具有的厚度小于引线12的厚度，或具有的宽度小于引线12的宽度，因此热产生部分13具有比引线12的电阻值更大的电阻值。因此，热产生部分13能够被提供以电流来产生焦耳热。热产生部分13的电阻材料的比电阻值和对应于该电阻温度系数的电阻值与热产生部分13的温度相对应。在具有上述配置的电气元件中，将电流通过所述一对引线12提供给热产生部分13，以使热产生部分13可产生热。于是，所述一对引线12检测指示层合在热产生部分13上的相变材料14的相转变的电阻值。因此，根据上述原理，相变材料14的相转变温度可通过检测层合在热产生部分13上的相变材料14的电阻值来检测。应注意的是，相变材料14是非传导性材料，其不会电影响热产生部分13，并且能够由于热产生部分13的电性能而在热产生部分13上获得热效应。当热产生部分13被从引线12的后端提供以电流时，热产生部分13产生焦耳热，以提高其温度。进一步地，少量相变材料14紧密布置到热产生部分13上，以使相变材料14的温度可约为与热产生部分13相同的温度。
图9A和9B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图9A和9B中，与图8A和8B示出的那些相似的附图标记表示根据图8A和8B示出的实施例的电气元件的相同部件。图9A和图9B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图9B示出的基板11由例如Al，Ni和Si等传导性材料形成。由于基板11由具有与引线12或热产生部分13相干涉的风险的传导性材料形成，因此电绝缘层15形成在图9A和9B示出的电气元件中的基板11的表面上。如果该电绝缘层15的温度低于相变材料14的温度，则该电绝缘层15表现出相转变。因而，优选电绝缘层15由相转变温度高于相变材料14的相转变温度的材料形成。这类材料的示例包括由SiO2，Si3N4和Al2O3形成的耐热材料。由Si制成的基板可便于外围电路的集成。该电绝缘层15可通过将由Si制成的基板11热氧化来在基板11的表面上形成SiO2来获得，并且可由绝缘体上硅(SOI)结构形成。
图10A和10B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图10A和10B中，与图9A和9B示出的那些相似的附图标记表示根据图9A和9B示出实施例的电气元件的相同部件。图10A和图10B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图10A和10B示出的电气元件与9A和9B示出的电气元件的不同之处在于：图10A和10B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料14所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料14紧密布置(层合)到热产生部分13上，因此相变材料14的温度可变成约与热产生部分13的温度相同，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料14和热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。用于在基板11由传导性材料形成的情况下制造电气元件的方法包括：将电绝缘层15层合在基板11上，将传导性电阻材料薄膜经由电绝缘层15通过沉积或溅射层合在基板11上，并且通过光刻技术以引线12和热产生部分13图案化传导性电阻材料，所述光刻技术为半导体微制造技术。如果相变材料14由传导性材料形成，则用于制造电气元件的方法进一步包括经由电绝缘层15在热产生部分13上图案化相变材料14。在电气元件具有在基板11中带中空部16的结构的情况下，该用于制造电气元件的方法进一步包括通过蚀刻去除基板11的面对热产生部分13和相变材料14的外周区域的区域，以使基板11在对应于热产生部分13和相变材料14的外周区域的区域中包括中空部16。中空部16在基板11中的形成可降低在热产生部分13和相变材料14上具有大热容量的基板11的不利影响，并且还降低热产生部分13和相变材料14的热容量。因此，电气元件的温度可快速地调节到预定温度。
图11A和11B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图11A和11B中，与图10A和10B示出的那些相似的附图标记表示根据图10A和10B示出的实施例的电气元件的相同部件。图11A和图11B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图11A和11B示出的电气元件与10A和10B示出的电气元件的不同之处在于：图11A和11B示出的电气元件进一步包括连接到相变材料14的检测引线17。应注意的是，检测引线17可由Al或Au制成，或由与热产生部分13相同的材料形成。相变材料14由传导性材料形成，并且经由电绝缘材料18层合在热产生部分13上，以便与热产生部分13电绝缘。因此，检测引线17能够单独检测与热产生部分13电隔离的相变材料14的状态。采用该配置，相变材料14的相转变温度可精确地检测。进一步地，提供到热产生部分13的电源可简单地控制，而不影响热产生部分13的电性能，尽管相变材料14是由传导性材料形成的这一事实。进一步地，即使由Al或Au制成的检测引线17和外围电路被集成在基板11上，由Al和Au制成的检测引线17仍可由与外围电路的布线相同的材料形成。因而，该制造工艺可能不复杂。
图12A和12B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图12A和12B中，与图11A和11B示出的那些相似的附图标记表示根据图11A和11B示出的实施例的电气元件的相同部件。图12A和图12B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图12A和12B示出的电气元件与11A和11B示出的电气元件的不同之处在于：图12A和12B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料14所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。
具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料14紧密布置(层合)到热产生部分13上，因此相变材料14的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料14和热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。
图13A和13B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图13A和13B中，与图11A和11B示出的那些相似的附图标记表示根据图11A和11B示出的实施例的电气元件的相同部件。图13A示出的电气元件在检测引线17的图案由例如金属材料等与相变材料14相同的传导性材料制成的情况下包括层合结构，以使检测引线17能够检测相变材料14的电性能。因而，电气元件的该结构可通过利用相同的材料形成相变材料14和检测引线17更简单地形成，由此简化该电气元件的制造工艺。图13B示出的电气元件与13A示出的电气元件的不同之处在于：图13B示出的电气元件进一步在基板13的排除热产生部分13和相变材料14所形成区域在外的区域中包括中空部16。通过图13B中所示的该结构，可通过快速控制电气元件的热产生部分13和相变材料14的温度来实现高精度校准。
图14A和14B是示出根据一个实施例的电气元件的平行结构的图示。在图14A和14B中，与图8A和8B示出的那些相似的附图标记表示根据图8A和8B示出的实施例的电气元件的相同部件。图14A和图14B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。在图14A和14B示出的具有平行结构的电气元件包括基板11，由电阻材料形成的引线12、热产生部分13和相变材料14形成于基板上，以使相变材料14经由间隔而平行于热产生部分13。如果引线12和热产生部分13的图案通过光刻技术形成，该光刻技术为半导体微制造技术，则具有不均匀程度的层合结构可能不利地影响尺寸加工精度。因而，热产生部分13与相变材料14在相同的平面上平行布置，以使图案的不均匀程度可降低，并且尺寸精度方面的变化也可降低。进一步地，由于一间隔设置在热产生部分13和相变材料14之间，则热产生部分13与相变材料14电绝缘。因此，即使相变材料14为传导性材料，作为传导性材料的相变材料14也不会影响热产生部分13。
图15A和15B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。在图15A和15B中，与图14A和14B示出的那些相似的附图标记表示根据图14A和14B示出的实施例的电气元件的相同部件。图15A和图15B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图15A和15B示出的电气元件与图14A和14B示出的电气元件的不同之处在于：图15A和15B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料14所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料14与热产生部分13平行紧密布置，因此相变材料14的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料14和热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。
图16A和16B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图16A和16B中，与图15A和15B示出的那些相似的附图标记表示根据图15A和15B示出的实施例的电气元件的相同部件。图16A示出的电气元件在检测引线17由例如金属材料的与相变材料14相同的传导性材料制成的情况下包括平行结构，以使检测引线17能够检测相变材料14的电性能。因而，电气元件的该结构可通过利用相同的材料形成相变材料14和检测引线17更简单地形成，由此简化这种电气元件的制造工艺。图16B示出的电气元件与16A示出的电气元件的不同之处在于：图16B示出的电气元件进一步在基板16的排除热产生部分13和相变材料14所形成区域在外的区域中包括中空部16。通过图16B中所示的平行结构，可通过快速控制电气元件的热产生部分13和相变材料14的温度来实现高精度校准。
图17A和17B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。在图17A和17B中，与图16A和16B示出的那些相似的附图标记表示根据图16A和16B示出的实施例的电气元件的相同部件。在图17A示出的具有平行结构的电气元件与图16A和16B示出的电气元件的不同之处在于：检测引线17被连接到相变材料14。应注意的是，检测引线17可由Al或Au制成，或由与热产生部分13相同的材料形成。图17B示出的电气元件与17A示出的电气元件的不同之处在于：图17B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料14所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。
图18A和18B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。图18A和图18B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。在图18A和18B中，与图17A和17B示出的那些相似的附图标记表示根据图17A和17B示出的实施例的电气元件的相同部件。在根据图18A和18B示出的实施例的电气元件中，电绝缘层15部分地包括对应于中空部16形成在基板11中所处的区域的开放区域，以使存在于中空部16中的空气可与环境空气通过形成在电绝缘层15中的开放区域连通。进一步地，具有弯曲结构的热产生部分13布置在电绝缘层15上，以使通过分割相变材料14获得的部分布置在热产生部分13的弯曲结构的弯曲部分之间，以使相变材料的部分与热产生部分13的弯曲结构的弯曲部分平行布置。由于热产生部分13具有弯曲结构，因此热产生部分13和相变材料14可在局部以高密度布置。因此，温度分布可变得均匀，并且因此可有效实现高精度校准。
图19A和19B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。图19A和图19B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。在图19A和19B中，与图18A和18B示出的那些相似的附图标记表示根据图18A和18B示出的实施例的电气元件的相同部件。图19A和19B示出的电气元件与图18A和18B示出的电气元件的不同之处在于：图19A和19B示出的电气元件在热产生部分13的弯曲结构的表面上进一步包括电绝缘层18，并且相变材料14层合在电绝缘层18上方。由于热产生部分13具有弯曲结构，电绝缘层18和相变材料14进一步层合在该弯曲结构上，因此，热产生部分13和相变材料14可在局部以高密度布置。因此，温度分布可变得均匀，并且因此可有效实现高精度校准。
图20是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图20中，与图8A和8B示出的那些相似的附图标记表示根据图8A和8B示出的实施例的电气元件的相同部件。图20示出的电气元件与8A和8B示出的电气元件的不同之处在于：图20示出的电气元件包括两个或多个由热产生部分13和相变材料14构成的层合单元。采用该配置，在通过第一层合单元的校准实现的电气元件的质量保证期已经过期之后，电气元件的质量保证期可通过第二层合单元的校准来实现。因而可确保用于电气元件的较长的质量保证期。进一步地，电气元件包括作为温度补偿检测器的桥路，以降低校准过程中的温度波动影响。
图21A和22B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。图21A和图21B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。在图21A和21B中，与图17A和17B示出的那些相似的附图标记表示根据图17A和17B示出的实施例的电气元件的相同部件。在具有其中由金属材料形成并且易于氧化的相变材料14从电气元件表面露出的结构的电气元件中，相变材料14可由环境大气氧化，并且转变为金属氧化物。因而，相变材料14的相转变温度可能由于相变材料14的金属氧化物而改变。进一步地，如果相变材料14被液化，则温度分布可能由于液化的相变材料14的流动变形而改变。在该情况下，如果校准重复进行，则不可能在校准中获得重复性。因而，在图21A和21B示出的电气元件中，电绝缘层18形成为相变材料14上方的钝化膜，以防止相变材料14与环境大气化学反应。应注意的是，电绝缘层18可以优选由例如SiO2，Si3N4和Al2O3等耐热材料形成。进一步地，如果期望利用国际温度标准限定的固定点进行高精度校准，则相变材料14的冰点(熔点)需要在10.1325Pa的标准大气压力下检测。在该情况下，由于耐热电绝缘层18的刚度，恒定的压力保持在耐热电绝缘层18内部，因此可提高校准精度而不受大气压力变化的影响。
图22A和22B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图22A和22B中，与图21A和21B示出的那些相似的附图标记表示根据图21A和21B示出的实施例的电气元件的相同部件。图22A和图22B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图22A和22B示出的电气元件与图21A和21B示出的电气元件的不同之处在于：图22A和22B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料14所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。因而，可通过快速控制电气元件的热产生部分13和相变材料14的温度来实现高精度校准。
接下来，描述根据一个实施例的包括具有不同相转变温度的两种相变材料的电气元件的结构。图23A和23B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。图23A和图23B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。在图23A和23B中，与图8A和8B示出的那些相似的附图标记表示根据图8A和8B示出的实施例的电气元件的相同部件。根据图23A和23B示出的实施例的电气元件可通过将一对由例如Si,Pt,NiCr,SiC和C等传导性材料形成的并且构造成给电气元件提供电源的引线12布置在由例如玻璃或陶瓷等电绝缘材料形成的基板11上，将热产生部分13布置在所述一对引线12的端部，并且将具有不同相转变温度的相变材料31和32经由相变材料31和32之间的空间层合在热产生部分13上而形成。在图23A和23B示出的具有这种层合结构的电气元件中，热产生部分13和相变材料31和32紧密附接，以使热传导性可能均匀，并且热容量可能较小。因此，可快速进行电气元件的校准，并且可实现高精度温度检测。应注意的是，如果相变材料31和32由传导性材料形成，并且电绝缘层18(图23A和23B中未示出)形成在基板11上方，并且相变材料31和32形成在电绝缘层18的对应于热产生部分13的区域中。进一步地，由Si制成的基板11可便于外围电路的集成。例如，如果基板11由具有体硅结构的Si基板形成，则SiO2可通过热氧化Si基板11形成在Si基板的表面上，或由单层或多层SiO2，Si3N4和Al2O3形成的电绝缘层可通过CVD或溅射形成在Si基板11上，以不允许相变材料31和32或热产生部分13与基板11产生传导。接下来，例如Si,Pt或NiCr等热产生部分13的材料通过CVD或溅射层合在电绝缘层上，并且热产生部分13的图案通过光刻形成。进一步地，相变材料31和32由CVD或溅射形成，并且相变材料31和32的图案通过光刻技术形成。应注意的是，由于CMOS元件结构包括Si基板11、电绝缘层或形成在电绝缘层上的Si，因此外围电路可集成在相同的芯片中。而且，如果使用具有SOI(绝缘体上硅)结构的Si基板，则box层(掩埋氧化物层)被用作电绝缘层，并且SOI层通过光刻被图案化，以形成热产生部分13。接下来，在电绝缘层形成在基板11的表面上之后，相变材料31和32通过CVD、溅射或溶胶-凝胶工艺形成，并且相变材料31和32的图案通过光刻技术形成。应注意的是，由于box层或SOI层被用作CMOS元件结构，因此外围电路可集成在相同的芯片中。
图24A和24B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图24A和24B中，与图9A和9B示出的那些相似的附图标记表示根据图9A和9B示出的实施例的电气元件的相同部件。图24A和图24B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图24B示出的基板11由例如Al，Ni和Si等传导性材料形成。由于由传导性材料形成的基板11具有与引线12或热产生部分13干涉的风险，因此在图24A和24B示出的电气元件中，电绝缘层15形成在基板11的表面上，以使引线12或热产生部分13经由电绝缘层15形成在基板11上。应注意的是，如果电绝缘层15的相转变温度低于相变材料31和32的各自的相转变温度，则电绝缘层15可表现出相转变。因此，优选电绝缘层15由相转变温度高于相变材料31和32的相转变温度的材料形成。例如，电绝缘层15可能优选由SiO2，Si3N4和Al2O3构成的耐热材料形成。用于制造电气元件的方法包括将电绝缘层15层合在基板11上，将传导性电阻材料薄膜通过CVD或溅射层合在电绝缘层15上方，和通过光刻将传导性电阻材料图案化为引线12和热产生部分13，所述光刻为半导体微制造技术。然后，如果相变材料31和32由非传导性材料形成，该非传导性材料不会电影响热产生部分13，则相变材料32和32被进一步层合(形成)在热产生部分13上。
图25A和25B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图25A和25B中，与图24A和24B示出的那些相似的附图标记表示根据图24A和24B示出的电气元件的相同部件。图25A和图25B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图25A和25B示出的电气元件与图24A和24B示出的电气元件的不同之处在于：图25A和25B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料31和32所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料31和32紧密布置到热产生部分13上，因此相变材料31和32的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料31和32以及热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。用于在基板11由传导性材料形成的情况下制造电气元件的方法包括：将电绝缘层15层合在基板11上，将传导性电阻材料薄膜通过沉积或溅射层合在电绝缘层15上方，和通过光刻将传导性电阻材料图案化为引线12和热产生部分13，所述光刻为半导体微制造技术。如果相变材料31和32由传导性材料形成，则用于制造电气元件的方法进一步包括经由电绝缘层15在热产生部分13上图案化相变材料31和32。在电气元件具有在基板11中带中空部16的结构的情况下，用于制造电气元件的方法进一步包括通过蚀刻去除基板11的面对热产生部分13和相变材料31和32的外围区域的区域。中空部16在基板11中的形成可降低在热产生部分13和相变材料31和32上具有大热容量的基板11的不利影响，并且还可降低热产生部分13和相变材料31和32的热容量。因此，电气元件的温度可快速地调节到预定温度。
图26A和26B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图26A和26B中，与图25A和25B示出的那些相似的附图标记表示根据图25A和25B示出的实施例的电气元件的相同部件。图26A和图26B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图26A和26B示出的电气元件与图25A和25B示出的电气元件的不同之处在于：图26A和26B示出的电气元件的相变材料32和32由传导性材料形成，并且相变材料31和32经由电绝缘层18层合在热产生部分13上，以便与热产生部分13电绝缘。应注意的是，如果热产生部分13由加热时其表面由环境大气氧化或腐蚀的材料形成，则热产生部分13的整个表面可涂覆有作为钝化膜的由耐热氧化物和氮化物形成的电绝缘层18，以提高图27中所示的热产生部分的耐用性。
图28A和28B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图28A和28B中，与图26A和26B示出的那些相似的附图标记表示根据图26A和26B示出的实施例的电气元件的相同部件。图28A和图28B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图28A和28B示出的电气元件与图26A和26B示出的电气元件的不同之处在于：图28A和28B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料31和32所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料31和32紧密布置到热产生部分13上，因此相变材料31和32的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料31和32以及热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。应注意的是，如果热产生部分13由加热时其表面由环境大气氧化或腐蚀的材料形成，则热产生部分13的整个表面可涂覆有作为钝化膜的由耐热氧化物和氮化物形成的电绝缘层18，以提高图29中所示的热产生部分13的耐用性。图30A和30B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图30A和30B中，与图26A和26B示出的那些相似的附图标记表示根据图26A和26B示出的实施例的电气元件的相同部件。图30A和图30B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。应注意的是，图30B中所示的电绝缘层18自图30A中省略。如图30B中所示，热产生部分13的整个表面和相变材料31和32的整个表面涂覆有用作钝化膜的电绝缘层18。
图31A和31B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图31A和31B中，与图30A和30B示出的那些相似的附图标记表示根据图30A和30B示出的实施例的电气元件的相同部件。图31A和图31B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。应注意的是，图31B中所示的电绝缘层18自图31A中省略。图31A和31B示出的电气元件与图30A和30B示出的电气元件的不同之处在于：图31A和31B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料31和32所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料31和32紧密布置到热产生部分13上，因此相变材料31和32的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料31和32以及热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。
图32A和32B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图32A和32B中，与图30A和30B示出的那些相似的附图标记表示根据图30A和30B示出的实施例的电气元件的相同部件。图32A和图32B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。应注意的是，图32B中所示的电绝缘层18自图32A中省略。图32A和32B示出的电气元件与图30A和30B示出的电气元件的不同之处在于：图32A和32B示出的电气元件进一步包括两对连接到相应的相变材料31和32的检测引线17。检测引线17由Al或Au制成，或由与热产生部分13相同的材料形成。应注意的是，Al或Au可以在形成用于外围电路的布线材料的同一工艺中形成。相变材料31和32由传导性材料形成，并且经由电绝缘层18层合在热产生部分13上，以便与热产生部分13电绝缘。因此，检测引线17能够单独检测与热产生部分13电隔离的相变材料31和32的状态。采用该配置，可精确地检测相变材料31和32的相转变温度。进一步地，虽然相变材料31和32由传导性材料形成，但是提供给热产生部分13的电力可简单地控制而不影响热产生部分13的电性能。进一步地，即使由Al或Au制成的检测引线17和外围电路集成在基板11上，由Al和Au制成的检测引线17仍可由与外围电路的布线图案相同的材料形成。因而，该制造工艺可能不复杂。
图33A和33B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图33A和33B中，与图32A和32B示出的那些相似的附图标记表示根据图32A和32B示出的实施例的电气元件的相同部件。图33A和图33B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。应注意的是，图33B中所示的电绝缘层18自图33A中省略。图33A和33B示出的电气元件与图32A和32B示出的电气元件的不同之处在于：图33A和33B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料31和32所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料31和32紧密布置到热产生部分13上，因此相变材料31和32的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料31和32以及热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。
图34A和34B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图34A和34B中，与图32A和32B示出的那些相似的附图标记表示根据图32A和32B示出的实施例的电气元件的相同部件。图34A和图34B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。应注意的是，图34B中所示的电绝缘层18自图34A中省略。图34A和34B示出的电气元件与图32A和32B示出的电气元件的不同之处在于：两对检测引线17由与相变材料31和32相同的传导性材料形成，并且两对检测引线17连接到各自的相变材料31和32。各对检测引线17可由In，Sn或Zn和Al或Au制成。进一步地，即使由In，Sn或Zn和Al或Au制成的检测引线17和外围电路被集成在基板11上，由Al和Au制成的检测引线17仍可由与外围电路的布线图案相同的材料形成。因而，该制造工艺可能不复杂。
图35A和35B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。在图35A和35B中，与图34A和34B示出的那些相似的附图标记表示根据图34A和34B示出的实施例的电气元件的相同部件。图35A和图35B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。应注意的是，图35B中所示的电绝缘层18自图35A中省略。图35A和35B示出的电气元件与图34A和34B示出的电气元件的不同之处在于：图35A和35B示出的电气元件在基板11的排除热产生部分13和相变材料31和32所形成区域在外的区域中包括中空部16，两对检测引线17由与相变材料31和32相同的传导性材料以与图13A和13B或图16A和16B所示的电气元件类似的方式形成，并且两对检测引线17连接到相应的相变材料31和32。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料31和32紧密布置到热产生部分13上，因此相变材料31和32的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料31和32以及热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。
图36A和36B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。图36A和图36B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。在图36A和36B中，与图23A和23B示出的那些相似的附图标记表示根据图23A和23B示出的实施例的电气元件的相同部件。应注意的是，图36B中所示的电绝缘层18自图36A中省略。图36A和36B示出的具有平行布置结构的电气元件包括与热产生部分13平行布置的相变材料31和32。在图36A和36B示出的电气元件中，热产生部分13和相变材料31和32紧密附接，以使热传导性可以均匀，并且热容量可以较小。因此，可快速进行电气元件的校准，并且可实现高精度温度检测。如果引线12和热产生部分13的图案通过光刻形成，该光刻为半导体微制造技术，则具有不均匀水平度的层合结构会不利地影响尺寸加工精度。因而，热产生部分13与相变材料31和32在同一平面上平行布置，以使图案的不均匀水平度可降低，并且尺寸精度方面的变化也可降低。进一步地，由于相应的间隔设置在热产生部分13和相变材料31和32之间，因此热产生部分13与相变材料31和32电绝缘。因此，即使相变材料31和32由传导性材料形成，由传导性材料形成的相变材料31和32仍将不影响热产生部分13。
图37A和37B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。在图37A和37B中，与图36A和36B示出的那些相似的附图标记表示根据图36A和36B示出的实施例的电气元件的相同部件。图37A和图37B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。应注意的是，图37B中所示的电绝缘层18自图37A中省略。图37A和37B示出的电气元件与图30A和30B示出的电气元件的不同之处在于：图36A和36B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料31和32所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料31和32紧密布置到热产生部分13上，因此相变材料31和32的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料31和32以及热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。
图38A和38B是示出根据一个实施例的电气元件的平行结构的图示。图38A和图38B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。在图38A和38B中，与图36A和36B示出的那些相似的附图标记表示根据图36A和36B示出的实施例的电气元件的相同部件。应注意的是，图38B中所示的电绝缘层18自图38A中省略。在图38A和38B示出的具有平行布置结构的电气元件包括由电绝缘材料形成的相变材料31和32，其附接到热产生部分13并且与热产生部分13平行布置。采用该配置，热产生部分13和相变材料31和32可获得高传导率，并且包括热产生部分13的电气元件的热容量可变小。进一步地，预定的温度可被快速地检测，以缩短温度检测时间，并且温度分布可变得均匀。因此，可实现高精度校准。
图39A和39B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。在图39A和39B中，与图38A和38B示出的那些相似的附图标记表示根据图38A和38B示出的实施例的电气元件的相同部件。图39A和图39B是根据该实施例的电气元件的平面图和A-A'剖视图。图39A和39B示出的电气元件与图38A和38B示出的电气元件的不同之处在于：图39A和39B示出的电气元件进一步在基板11的排除热产生部分13和相变材料31和32所形成区域在外的区域中包括中空部16。该中空部16通过将电绝缘层15用作掩模蚀刻基板11的该区域形成。具有上述结构的电气元件由于设置在热产生部分13和基板11之间的具有低热容量的空间(即，中空部16)，可为热产生部分13提供高绝热性和低热容量。进一步地，由于少量相变材料31和32紧密布置到热产生部分13上，因此相变材料31和32的温度可变成与热产生部分13的温度相似，并且因此，温度分布可变得均匀。因此，相变材料31和32以及热产生部分13的温度可被快速地控制，这便于快速完成电气元件的高精度温度校准。
图40是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。图40示出的电气元件与39A和39B示出的电气元件的不同之处在于：图40示出的电气元件包括两个或多个平行布置的单元，所述单元由形成在基板11上的热产生部分13和相变材料31和32以及在热产生部分13与相变材料31和32所形成区域中的中空部16构成。采用该配置，在通过第一平行布置单元的校准实现的电气元件的质量保证期过期之后，电气元件的质量保证期可通过第二平行布置单元的校准来实现。因而，可获得更长的电气元件的质量保证期。进一步地，电气元件进一步包括作为温度补偿检测器的桥路，以降低校准过程中的温度波动影响。
图41A和41B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。图41A和图41B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。在图41A和41B中，与图17A和17B示出的那些相似的附图标记表示根据图17A和17B示出的实施例的电气元件的相同部件。应注意的是，图41B中所示的电绝缘层18自图41A中省略。在根据图41A和41B示出的实施例的电气元件中，电绝缘层15部分地包括与中空部16形成在基板11中所处的区域对应的开放区域，以使存在于中空部16中的空气可经由形成在电绝缘层15中的开放区域与环境空气连通。进一步地，具有弯曲结构的热产生部分13层合在电绝缘层15上，相变材料31和32经由电绝缘层18以弯曲方式层合在热产生部分13的弯曲结构上，并且电绝缘层18进一步形成在层合的相变材料31和32上方，作为具有一体结构的电气元件的最外层(最上层)。由于热产生部分13和相变材料31和32具有弯曲结构，因此热产生部分13和相变材料31和32可在局部以高密度布置。因此，温度分布可变得均匀，并且因此可有效实现高精度校准。
图42A和42B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。图42A和图42B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。在图42A和42B中，与图41A和41B示出的那些相似的附图标记表示根据图41A和41B示出的实施例的电气元件的相同部件。在根据图42A和42B示出的实施例的电气元件中，电绝缘层15部分地包括与中空部16形成在基板11中所处的区域对应的开放区域，以使存在于中空部16中的空气可经由形成在电绝缘层15中的开放区域与环境空气连通。进一步地，具有弯曲结构的热产生部分13布置在带中空部16的电绝缘层15上。然后相变材料31经由电绝缘层18形成在热产生部分13上，相变材料32经由电绝缘层18形成在相变材料31上，并且电绝缘层18进一步形成为电气元件的最外层(最上层)。由于热产生部分13具有弯曲结构，因此热产生部分13和相变材料31和32可在局部以高密度布置。因此，温度分布可变得均匀，并且因此可有效实现高精度校准。
图43A和43B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。图43A和图43B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。在图43A和43B中，与图42A和42B示出的那些相似的附图标记表示根据图42A和42B示出的实施例的电气元件的相同部件。应注意的是，图43B中所示的电绝缘层18自图43A中省略。在根据图43A和43B示出的实施例的电气元件中，电绝缘层15部分地包括与中空部16形成在基板11中所处的区域对应的开放区域，以使存在于中空部16中的空气可经由形成在电绝缘层15中的开放区域与电气元件的环境空气连通。进一步地，具有弯曲结构的热产生部分13布置在电绝缘层15上，相变材料31和32交替地布置在热产生部分13的弯曲结构的弯曲部分之间，以使相变材料31和32与热产生部分13的弯曲结构的弯曲部分平行布置，并且电绝缘层18形成为具有一体结构的电气元件的最外层。由于热产生部分13具有弯曲结构，并且相变材料31和32交替地布置在热产生部分13的弯曲部分之间，以使相变材料31和32与热产生部分13的弯曲部分平行布置，因此，热产生部分13和相变材料31和32可在局部以高密度布置。因此，温度分布可变得均匀，并且因此可有效实现高精度校准。
图44A到44C是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。图44A是根据该实施例的电气元件的平面图，图44B是根据该实施例的电气元件的A-A'剖视图，并且图44C是根据该实施例的电气元件的B-B'剖视图。在图44A到44C中，与图43A和43B示出的那些相似的附图标记表示根据图43A和43B示出的实施例的电气元件的相同部件。应注意的是，图44B和44C中所示的电绝缘层18自图44A中省略。在根据图44A至44C示出的实施例的电气元件中，圆形电绝缘层15部分地包括与中空部16形成在基板11中所处的区域对应的开放区域，以使存在于中空部16中的空气可经由形成在圆形电绝缘层15中的开放区域与环境空气连通。进一步地，同心环形热产生部分13以同心方式布置在圆形电绝缘层15上，相变材料31和32与热产生部分13同心布置，以使相变材料31和32与同心的热产生部分13平行布置，并且电绝缘层18形成为具有一体结构的电气元件的最外层形成。由于同心环形热产生部分13以及与环形热产生部分13平行的同心布置的相变材料31和32，因此热产生部分13和相变材料31和32可在局部以高密度布置。因此，温度分布可变得均匀，并且因此可有效实现高精度校准。
图45A到45C是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。图45A是根据该实施例的电气元件的平面图，图45B是根据该实施例的电气元件的A-A'剖视图，并且图45C是根据该实施例的电气元件的B-B'剖视图。在图45A到45C中，与图44A到44C示出的那些相似的附图标记表示根据图44A到44C示出的实施例的电气元件的相同部件。应注意的是，图45B和45C中所示的电绝缘层18自图45A中省略。在根据图45A至45C示出的实施例的电气元件中，圆形电绝缘层15部分地包括与中空部16形成在基板11中所处的区域对应的开放区域，以使存在于中空部16中的空气可经由形成在电绝缘层15中的开放区域与环境空气连通。进一步地，同心环形热产生部分13以同心方式布置在圆形电绝缘层15上，平直的扇形相变材料31和32彼此平行交替布置在同心环形热产生部分13的内圆内，并且电绝缘层18形成为具有一体结构的电气元件的最外层(最上层)。由于扇形相变材料31和32交替地布置在同心环形热产生部分13的内圆内，因此同心环形热产生部分13距离扇形相变材料31和32具有均匀的距离。因此，由于扇形相变材料31和32和同心环形形状的热产生部分13之间的均匀距离，响应性可变得均匀，温度分布可变得均匀，并且因此可有效实现高精度校准。
图46A和46B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。图46A和图46B是根据该实施例的电气元件的平面图和B-B'剖视图。在图46A和46B中，与图45A至45C示出的那些相似的附图标记表示根据图45A到45C示出的实施例的电气元件的相同部件。图46A和46B示出的电气元件与图45A到45C示出的电气元件的不同之处在于：图46A和46B示出的电气元件包括形成在基板11中的贯通式中空部16。
接下来，描述图46A和46B示出的能够检测相转变温度的电气元件的结构。图47A和47B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。应注意的是，图47B中所示的电绝缘层18自图47A中省略。图47A和47B示出的电气元件包括层合结构，其中热产生部分13的电阻值由对应于其中布置相变材料31和32的区域的四端子检测系统进行检测，以使相变材料31和32的温度被单独检测。具体地，桥接于形成在基板11中的中空部16上方的热产生部分13、相变材料31和相变材料32经由电绝缘层18层合在热产生部分13上。在该结构中，电源从电源引线12-1供给到热产生部分13，以使热产生部分13产生焦耳热，这提高了相变材料31和32的温度，以达到相应的相转变温度。由于热产生部分13的端部包括低于热产生部分13的中心的温度，因此如果热产生部分13的低温区域的特征包括在检测因子中，则不可能检测到准确的相转变温度。因此，检测引线12-2分别布置在热产生部分13的对应于形成在热产生部分13上的相变材料31和32的端部的每一个端部处。采用该配置，由于温度(热产生部分13的电阻值)被在热产生部分13的对应于形成在热产生部分13的相变材料31和32的有限区域中检测，因此可能降低校准时的温度波动影响并且可能检测精确的相转变温度。应注意的是，图48A和48B示出的电气元件包括具有四端子式检测系统的平行结构，其中，热产生部分13夹在相变材料31和相变材料32之间，并且热产生部分13、相变材料31以及相变材料32彼此平行布置在电绝缘层15中，该电绝缘层15被桥接在基板11的中空部16上方。
图49A和49B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。应注意的是，图49B中所示的电绝缘层18自图49A中省略。在图49A和49B示出的电气元件中，热产生部分13没有被用作温度检测部分(上述实施例中由热产生部分13提供)，而是被用作加热器，用于使相变材料31和32经受相转变。因此，图49A和49B示出的电气元件进一步设置有用于检测相变材料31和32的相转变温度的温度检测部分19。采用该配置，热产生部分13与温度检测部分19分开布置，因此，温度检测部分19能够只单独地检测温度检测信号。因此，具有上述结构的电气元件可表现出高检测精度。在具有图49A和49B示出的上述结构的电气元件中，相变材料31和32经由连接到热产生部分13的电源引线12-1被提供以加热电流Ih，以使相变材料31和32在相应的已知温度下表现出相转变。该温度检测部分19由具有预定温度系数的电阻材料形成。该温度检测部分19布置成与热产生部分13和相变材料31和32邻近，相变材料31和32形成在电绝缘层18上，该电绝缘层桥接在形成于基板11中的中空部16上方。采用该配置，相变材料31和32经由检测引线12-2被提供以温度检测电流Ir，该检测引线12-2连接到温度检测部分19，以输出电压Vd，该温度检测部分19被基于相变材料31和32的已知的转变温度进行温度校准。
图50A和50B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种平行结构的图示。在图50A和50B示出的电气元件中，热产生部分13没有被用作温度检测部分(上述实施例中由热产生部分13提供)，而是被用作加热器，用于使相变材料31和32经受相转变。因此，图50A和50B示出的电气元件进一步包括用于检测相变材料31和32的相转变温度的温度检测部分20。在具有上述结构的电气元件中，相变材料31和32经由连接到热产生部分13的电源引线12-1被提供以加热电流Ih，以使相变材料31和32在相应的已知温度下表现出相转变。该温度检测部分20由利用西贝克效应的热电堆(热电偶)形成。该温度检测部分20与热产生部分13和相变材料31和32相邻布置，相变材料31和32形成在电绝缘层15上，该电绝缘层桥接在形成于基板11中的中空部16上方。桥接在基板11中的中空部16上方的温度检测部分20可由一对不同类型的金属材料或经由电极23连接的N形半导体21和P形半导体22形成。温度检测部分20经由检测引线12-2输出热电动势Vd，检测引线12-2串连地连接到温度检测部分20，并且该输出热电动势Vd基于相变材料31和32的相应的已知相转变温度进行温度校准。如果基板11由Si基板形成，该基板具有体硅结构，则具有P型区和N型区以及连接电极的热电偶模式(thermocouple pattern)通过在由CVD形成在电绝缘层上的Si层上光刻形成。另一方面，如果基板11由具有SOI结构的Si基板形成，则具有P型区和N型区以及连接电极的热电偶模式通过在由CVD形成在电绝缘层上的SOI层上光刻形成。
图51A到51D是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。图51A是根据该实施例的电气元件的平面图，图51B是根据该实施例的电气元件的A-A'剖视图。图51C是根据该实施例的电气元件的平面图。图51D是根据该实施例的电气元件的B-B'剖视图。如果构造成在相应的已知相转变温度下经受相转变的相变材料彼此连接，则相变材料的传导率使其扩散。结果，相变材料可能变为新的合金或新的复合物，这可能改变相变材料的相应的相转变温度。因此，具有不同相转变温度的相变材料需要彼此单独形成。但是，如果通过将两种或多种类型的金属混合在一起制成的合金包括已知的相转变温度，则不同的相变材料可能被允许彼此形成接触来形成新的合金或新的复合物。例如，如果由In形成的第一相变材料和由Sn形成的第二相变材料被允许形成In-Sn合金，则In-Sn合金的熔点或冰点(即，相转变温度)通过参照二元合金相图基于In和Sn的混合比获得。该合金可提前形成，并且所得的合金可作为单一一种相变材料结合在电绝缘层上。或者，替代的是，相变材料32可层合在相变材料31上，如图51A和51B中所示。即，如图51A和51B中所示，具有预定混合比的In-Sn合金的电气元件可通过将热产生部分13层合在基板11上、围绕热产生部分13形成电绝缘层18作为钝化膜、将相变材料31和32彼此平行布置在电绝缘层18上、以及将由相变材料31和32形成的层合产物与彼此平行布置的相变材料31和32中的每一种单独布置来形成。另外，用作钝化膜的电绝缘层18可进一步布置为电气元件的最外层(最上层)。采用该配置，当温度校准进行时，由相变材料31和32形成的层合产物被加热达相变材料31和32的熔点中的相对高的一个，以使相变材料31和32都熔化。结果，为相变材料31和32的合金的相变材料33如图51C和51D中所示形成。应注意的是，由于In和Sn的混合比基于In和Sn的层合厚度比确定，因此二元合金(即，该情况下的相变材料33)的相转变温度可通过参照二元合金的相图来确定。因此，即使电气元件包括两种或多种不同类型的相变材料，仍可获得两种或多种相变材料的适当的相转变温度。
图52A到52D是示出根据一个实施例的电气元件的另一种层合结构的图示。图52A是根据该实施例的电气元件的平面图，图52B是根据该实施例的电气元件的A-A'剖视图。图52C是根据该实施例的电气元件的平面图，图52D是根据该实施例的电气元件的B-B'剖视图。如图52A和52B中所示，相变材料31被交替地并且邻近地附接到相变材料，以形成相变材料31和32的相邻布置的产物。采用该配置，当温度校准进行时，或在温度校准进行之前，由相变材料31和32形成的相邻布置的产物被加热达相变材料31和32的熔点中的高的一个，以使相变材料31和32都熔化。结果，作为相变材料31和32的合金的相变材料33如图52C和52D所示形成。应注意的是，由于In和Sn的混合比基于In和Sn的布置区域的比确定，因此二元合金(即，该情况下的相变材料33)的相转变温度可通过参照二元合金的相图确定。因此，即使电气元件包括两种或多种不同类型的相变材料，仍可获得两种或多种相变材料的适当的相转变温度。
接下来，描述根据一个实施例的电气元件的结构。在该实施例中，相变材料的粘度变化基于一种相变材料检测。图63A和63B是示出根据一个实施例的电气元件的结构的截面图。图63A和63B示出由于相变材料的相变部分在相变材料从固体到液体的相转变时的粘度变化而导致的相变材料的变形。
传导率可通过传导性相变材料的由于其粘度变化造成的变形、由于其移动造成的相变材料的热容量变化、由于其变形造成的传导性相变材料的电阻值的变化或由于其粘度变化或其移动造成的相变材料的固有频率的变化来检测。是否相变材料具有已知温度以该方式确定。在该示例中，描述用于检测相变材料由于其粘度造成的变形获得的传导率的技术。图63A和63B是示出根据一个实施例的电气元件的结构的截面图。图63A和63B示出其中由于其粘度造成的相变材料的变形而获得传导率的技术。如图63A中所示，电绝缘层15层合在基底11上，然后将热产生部分13层合在电绝缘层15上。进一步地，电绝缘层18形成在热产生部分13上，并且检测引线17形成在电绝缘层18上。相变材料14经由电绝缘层18桥接在检测引线17之间，以使相变材料14连续地布置在电绝缘层18上方，位于检测引线17之间。在该配置中，当由热产生部分13加热的固体相变材料14达到已知的相转变温度时，固体相变材料14液化来增大其表面张力。结果，液化的相变材料14朝向相变材料14的中心聚集，如图63B中所示。结果，相变材料14变为与两个检测引线17分离，因此两个引线17之间的电连接分离(断开)。因而，相变材料的相转变通过检测相变材料的传导率可被检测。应注意的是，Sn可以是用于相变材料的优选材料，其包括高表面张力和对布置在相变材料下面的层的低的粘着性。因而，检测引线之间的电连接分离(断开)时获得的温度对应于相变材料的已知的相转变温度。
图64A和64B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种结构的截面图。在图64A和64B中，与图63A和63B示出的那些相似的附图标记表示根据图63A和63B示出的实施例的电气元件的相同部件。图64A和64B示出相变材料从固态到液态相转变时相变材料的相变部分的变形。如图64A中所示，相变材料14桥接在检测引线17之间，以使相变材料14断续地布置在电绝缘层18上方，位于检测引线17之间。在该配置中，当由热产生部分13加热的固体相变材料14达到已知的相转变温度时，断续布置的相变材料14液化，并且沿由图64B中箭头指示的方向流动，以使相变材料14的断续布置的部分互相连接。结果，两个检测引线17之间的电连接被连接(接通)。应注意的是，In可以是用于相变材料的优选材料，其包括高表面张力和对布置在相变材料下面的层的高的润湿性。因而，检测引线之间的电连接被连接(接通)时获得的温度对应于相变材料的已知的相转变温度。
图65A和65B是示出根据一个实施例的电气元件的另一种结构的截面图。在图65A和65B中，与图64A和64B示出的那些相似的附图标记表示根据图64A和64B示出的实施例的电气元件的相同部件。图65A和65B还示出当相变材料从固态到液态相转变时相变材料的相变部分的变形。如图65A中所示，相变材料14桥接在检测引线17之间，以使相变材料14连续地布置在电绝缘层18上方，位于检测引线17之间。在该配置中，当由热产生部分13加热的固体相变材料14达到已知的相转变温度时，连续布置的相变材料14液化，并且沿由图65B中箭头指示的方向流动，以使连续布置的相变材料14朝向两个检测引线17聚集，并且连续布置的相变材料14被分为相变材料14的两个分离的部分。结果，两个检测引线17之间的电连接被分离(断开)。因而，检测引线之间的电连接分离时获得的温度对应于相变材料的已知的相转变温度。应注意的是，根据本实施例的电气元件的总体结构类似于上面实施例示出的那些(例如，参见图8A和8B)，并且因而不再描述。
图53是示出具有根据一个实施例的电气元件的集成元件配置的示意性平面图。如图53中所示，该集成元件包括根据本实施例的电气元件1、构造成给电气元件1供电或检测供给电气元件1的电源的电路40和构造成将信号输入到高电平装置或从高电平装置输出信号的输入-输出端子组50。即，图53示出的由电气元件1、电路40和输入-输出端子组50形成的集成元件集合了温度校准功能和温度检测功能。电路40包括接口、控制电路、寄存器、ΔΣ型A-D转换器(ΔΣA/D)和传输电路。输入-输出端子组50包括多个地址端子、GND、时钟输入、数据输入-输出和电源。通过将一对由例如Si,Pt,NiCr,SiC和C等传导性材料形成的并且构造成提供电源的引线12布置在由例如玻璃或陶瓷等端子电绝缘材料形成的基板上，将热产生部分13布置在所述一对引线12的端部，并且将具有不同相转变温度的相变材料31和32彼此分离地层合在热产生部分13上形成。应注意的是，如果相变材料31和32由传导性材料形成，则电绝缘层(未示出)形成在基板上方，并且相变材料31和32经由电绝缘层形成在热产生部分13上方。进一步地，由Si制成的基板可便于外围电路的集成。例如，如果基板由具有体硅结构的Si基板形成，则SiO2可通过热氧化Si基板形成在Si基板的表面上，或由单层或多层SiO2，Si3N4和Al2O3形成的电绝缘层可通过CVD或溅射形成在Si基板上，以不允许相变材料31和32的材料或热产生部分13与基板产生传导。接下来，例如Si,Pt或NiCr等热产生部分13的材料通过CVD或溅射层合在电绝缘层上，并且热产生部分13的图案通过光刻形成。进一步地，相变材料31和32由CVD或溅射形成，并且相变材料31和32的图案通过光刻技术形成。应注意的是，外围电路可被集成在与CMOS元件结构相同的芯片中。而且，如果使用具有SOI(绝缘体上硅)结构的Si基板，则box层被用作电绝缘层，并且SOI层通过光刻被图案化，以形成热产生部分13。接下来，在电绝缘层形成在基板的表面上之后，相变材料31和32通过CVD、溅射或溶胶-凝胶工艺形成，并且相变材料31和32的图案通过光刻技术形成。应注意的是，由于box层或SOI层被用作CMOS元件结构，因此外围电路可集成在相同的芯片中。
图54是示出具有根据一个实施例的电气元件的集成元件的配置的框图。如图54中所示，集成元件100包括温度校准部分60和测量部分70。温度校准部分60包括热产生部分61、检测器部分62、相变材料63、电源64、存储装置65、操作部分66和标准值存储装置67。测量部分70包括电源71、比较器72和输出部分73。进一步地，如图54中所示，外置的CPU80构造成控制电源64和电源71。应注意的是，在该示例中，热产生部分61和检测器部分62分别提供；但是，热产生部分61和检测器部分62可设置在既用作热产生部分61又用作检测器部分62的一个单元中。进一步地，当CPU80产生信号来执行校准并且产生的信号被提供到热产生部分61的电源64时，热产生部分61产生热。同时，检测器部分62检测热产生部分61的电阻值，并且存储装置65存储热产生部分61的检测的电阻值以及检测器部分62已经检测到热产生部分61的电阻值时的时间。应注意的是，操作部分66用公式表示基于检测的时间和热产生部分61的电阻值的函数。因而，如果连续获得函数表的预定值或从函数表的值较大偏离的值，则可检测热产生部分61的电阻值作为相变材料63的相转变温度。接下来，当CPU80产生信号来执行策略，并且产生的信号被提供到检测器部分62的电源71时，则检测器部分62的电阻值被检测，并且温度测量值基于检测器部分62的已知温度和电阻值之间的关系被检测为标准值。
图55是示出通过根据一个实施例的电气元件进行的校准操作的流程图。在图55中，当时间(计时器)T为T0到T2(步骤S101中为“是”)时，校准电源被致动(步骤S102)。随后，电流被提供给热产生部分，并且对应于提供的电流的电压被检测(步骤S103)。然后存储在步骤S103中检测的电压(步骤S104)。之后，被检测的电压R的拐点ΔR被计算(步骤S105)。继续该校准，直到拐点ΔR的标准值为0(如果步骤S106中为“否”，则重复步骤S103到S105)，并且在拐点ΔR的标准值为0时，设置用于相变材料A的已知相转变温度Mpa和电阻值Ra(如果步骤S106中为“是”，则进行步骤S107)。接下来，当时间(计时器)T不是T0到T2(步骤S101中为“否”)时，但是时间(计时器)T为T3到T4(步骤S108中为“是”)，则校准电源被致动(步骤S109)。随后，电流被提供给热产生部分，并且对应于提供的电流的电压被检测(步骤S110)。然后存储在步骤S103中检测的电压(步骤S111)。之后，被检测的电压R的拐点ΔR被计算(步骤S112)。继续该校准，直到拐点ΔR的标准值为0(如果在步骤S113中为“否”，则重复步骤S110到S112)，并且在拐点ΔR的标准值为0时，设置用于相变材料B的已知相转变温度Mpb和电阻值Rb(如果步骤S113中为“是”则进行步骤S114)。当时间(计时器)T为T4或T4之后的时间(步骤S108中为“否”)，则进行温度测量(步骤S115)。随后，温度测量电源被致动(步骤S116)，并且电流被提供给热产生部分，对应于提供的电流的电压被检测(步骤S117)。然后计算步骤S117中的电阻值(步骤S118)。基于通过校准获得的电阻值计算温度(步骤S119)，然后将计算的温度输出(步骤120)。
因而，来自时间T1到T2的电阻值的变化(参见图1)被作为数据存储，该数据被以电阻值和时间的函数运算。比较时间T1之后获得的数据和函数。如果存在与时间T2时的函数不匹配的数据，则相变材料表现出相转变，并且相变材料在时间T2时的温度被确定为已知的相转变温度Mp。特别地，如果电气元件包括具有小热容量的结构，该结构包括带中空部的基板、热产生部分和相变材料，则在时间T2=0.1至10毫秒时可获得显著的特性。例如，在图18A和18B中所示的具有热产生部分和相变材料的后面所述的元件的弯曲配置中，如果热产生部分13和相变材料所形成的区域具有2μm的厚度和100μm2的尺寸，并且相变材料由Sn制成并具有231.928℃的相转变温度，则在1ms中获得标准温度。如果热产生部分13和相变材料布置其中的区域的尺寸进一步减小，则可更快速地获得标准温度。因而，如图1中所示，热产生部分的电阻值R2对应于已知的温度Mp，极弱的电流被供到热产生部分，以不使热产生部分产生焦耳热，并且通过利用热产生部分的已知的电阻温度系数TCR，热产生部分的电阻值被检测为该元件的环境温度。应注意的是，如果电气元件包括产生两个或多个不同的相转变温度的构造时，则可确定未知的电阻温度系数TCR，而不利用热产生部分的已知的电阻温度系数TRC。
应注意的是，由于热产生部分13包括的厚度小于引线12的厚度，或包括的宽度小于引线12的宽度，因此热产生部分13具有比引线12的电阻值更大的电阻值。因此，热产生部分13能够被提供以电流来产生焦耳热。当热产生部分13被从引线12的后端提供以电流时，热产生部分13产生焦耳热，以提高其温度。进一步地，少量相变材料14紧密布置到热产生部分13上，以使相变材料14的温度可与热产生部分13的温度大致相同。热产生部分13还用作温度检测器部分。热产生部分13的电阻材料的比电阻值和对应于该电阻温度系数的电阻值与热产生部分13的温度相对应。进一步地，引线12检测形成在热产生部分13上的相变材料31和32的相转变。因此，从相变材料31和32传递的影响热产生部分13的热可能以热产生部分13的电性能获得。
因而，上面所述的校准技术包括：通过热产生部分加热具有不同相转变温度的两种或多种相变材料，检测相变材料的相应的相转变，从而检测相变材料表现出相转变时的相应的温度，并且基于检测的相变材料温度，将温度检测部分调节为已知的温度。相变材料在具有高精度和高重复性的窄的温度范围内表现出相转变。进一步地，相变材料具有在相转变之前和之后改变其温度、电阻值、质量、热容量、固有频率、介电常数、透射率或反射率的性能，并且能够检测这些变化。进一步地，为了以高精度校准电气元件，优选相变材料包括类似于使用电气元件的材料的温度的相转变温度。进一步地，优选相变材料由具有窄相转变范围的金属、氧化物或有机材料形成。
应注意的是，在热产生部分的电阻值在相变材料的相转变温度下被检测为"ΔR=0"之前，由于急剧的外界温降，热产生部分的误差电阻值可被检测为"ΔR=0"。但是，在根据各实施例的电气元件中，由于热产生部分或相变材料包括特别小的热容量，因此相变材料快速相转变而不受外界温度变化的影响。因此，热产生部分的误差电阻值几乎不可检测。另外，如果相变材料的热容量构造成在热产生部分中包括大的部分，则相变材料的相转变可容易地被检测。因此，电气元件几乎不受外界温度变化的影响。特别地，优选相变材料具有的热容量等于或大于电气元件的热产生区域中的热产生部分的热容量。进一步地，在根据实施例的电气元件中，可进行两个或多个校准以提高其精度。即，根据各实施例的电气元件可包括桥路，该桥路构造为比较两个或多个检测器部分，其中，检测器部分中的一个被用于检测对应于外界温度变化的电阻值的变化。因此，可以补偿由于外界温度变化造成的不利影响。根据各实施例的电气元件可利用两种或多种相变材料的两个或多个有效校准点。进一步地，根据各实施例的电气元件可包括具有已知电阻温度系数(TCR)的电阻材料，以通过参照该电阻材料的电阻值的温度依赖性来确定检测的误差值是否与电阻元件的温度依赖性一致。因此，检测的误差电阻值可被拒绝，并且因而可获得进一步的精度。
应注意的是，为了以高精度检测温度，优选相变材料包括最接近国际温度标准(ITS-90)中规定的标准材料的温度检测范围的相转变温度。例如，如果用于通用电子设备中的IC温度传感器具有-40至+125°C的温度检测范围，则In(Mpa=156.5985°C)可被优选用于相变材料A，并且Sn(Mpb=231.928°C)可被优选用于相变材料B。另外，Pt可被优选用于热产生部分和温度检测器部分。Pt包括小的第二或上述电阻温度系数以及不影响在-40至+232°C温度检测范围中的目标温度检测值的精度的线性特征。根据各实施例的电气元件包括两个校准点Mpa和Mpb。但是，根据实施例的电气元件可包括三个或多个校准点。如果热产生部分由在高温下稳定的例如Pt或Si等材料形成，则根据各实施例的电气元件可进一步包括Zn(419.527°C)或Al(660.323°C)，以进一步提高其精度。
进一步地，当测量到防止元件热损坏的温度时，CPU或功率半导体可利用二极管正向电压的特性，或由该元件测量传递给该元件的热量。如图56A所示，由于在二极管的小电流区域中正向电压Vf关于其温度以约2mV/°C的速率线性降低，因此芯片的温度可在大量电流已经流入芯片中之后立即被检测。例如，对应于100mA下正向电压Vf的温度(°C)和温度依赖性(mV)事先被测量，并且相反地，将获得的正向电压Vf的mV转变为温度。如图56B所示，当测量芯片在预定温度下(参见图56B中的“A”)加热时获得的正向电压Vf(参见图56B中的“B”)，对应于该温度(°C)的二极管正向电压基于小电流区域中的二极管正向电压Vf和二极管正向电压Vf的约2mV/°C(参见图56B中的“C”)的温度依赖性而调节。因此，该温度(图56B中的“E”)通过测量二极管正向电压Vf(参见图56B中的“D”)获得。该方法与用于双极晶体管、MOSFET、或由双极晶体管和MOSFET组合形成的可操作放大器的类似。双极晶体管的基极发射极可被用作温度传感器，代替基于二极管的温度传感器。而且，通过将集电极和基极短路形成的二极管可被用作温度传感器，或MOSFET的内置二极管可被用作温度传感器。
进一步地，利用双极晶体管的能带隙的温度传感器包括基于晶体管的基极和发射极之间的电压V(BE)的温度特性提供的输出特性。由于C代表电子扩散系数的结构和基极宽度，因此基于下面的公式计算温度T。
T=qVBE/(kln(Ic-ICBO)/C)
这表示温度可通过测量集电极电流IC计算。图57是示出集成电路(IC)双极晶体管的局部结构的剖视图。IC双极晶体管可通过将C结构区域的温度均匀地调节为已知的相转变温度而以高精度校准。因此，相变材料邻近IC双极晶体管的至少C结构区域布置。进一步地，热产生部分布置在SOI基板的Si层上，并且相变材料层合在热产生部分上。电源被提供到端子Wh，以使用作热产生部分的N+区域产生热，并且相变材料的相转变在端子D之间被检测。因而，由于批量生产的电气元件设置有包括温度标准和校准函数的集成元件，因此可完全省略用于温度校准或温度校准工艺的设备。因此，电气元件可以低成本在任何半导体制造厂生产。
图58是示出温度补偿电路的第一温度检测部分和第二温度检测部分的电路图。图58示出的温度补偿电路为桥路，用于执行对第二温度检查部分中的外界温度变化的温度补偿。采用该配置，当温度校准在第一温度检测部分上进行时，第二温度检测部分可能不受外界温度变化的影响。优选第一和第二温度检测部分具有大致相同的热容量，因为第一和第二温度检测部分需要具有对温度变化大致相同的响应。因此，第一和第二温度检测部分由大致相同的材料形成，并且具有大致相同的尺寸。应注意的是，由于当温度校准在第一温度检测部分上进行时需要单独检测第一温度检测部分中的第一相变材料的相转变，因此当温度校准在第一温度检测部分上进行时，不需要使第二相变材料在第二温度检测部分中进行相转变。因此，第二温度检测部分中的第二相变材料具有的相转变温度可高于第一相转变温度中的第一相变材料的相转变温度。但是，优选第一和第二温度检测部分包括大致相同的热容量，第一和第二相变材料可包括彼此没有显著不同的质量、比热和传导率。但是，优选第一相变材料由In形成，并且第二相变材料由相转变温度高于In的相转变温度的Sn、Al或Au形成。如果第二相变材料由与集成电路的布线材料相同的材料的Al和Au形成，第一和第二相变材料集成在该集成电路上，则第二相变材料可在与布线材料相同的工艺中形成。替代地，如果第二相变材料由Pt形成，其为与热产生部分相同的材料，则第二相变材料可在与热产生部分相同的制造工艺中形成。在该情况下，进行温度校准，直到温度达到In的相转变温度。替代地，第一和第二温度检测部分可均匀地组合，并且不同的温度校准可相应地进行。在该情况下，如果形成第一温度检测部分中的第一相变材料的两种不同的相变材料分别为In和Sn，则形成第二温度检测部分中的第二相变材料的两种不同的相变材料可从Al、Au和Pt选择，其具有的相转变温度高于In和Sn的相转变温度。如果第二相变材料由与集成电路的布线材料相同的材料的Al和Au形成，第一和第二相变材料集成在该集成电路上，则第二相变材料可在与布线材料相同的工艺中形成。替代地，如果第二相变材料由Pt形成，其为与热产生部分相同的材料，则第二相变材料可在与热产生部分相同的制造工艺中形成。因此，进行两个温度校准，直到温度达到Sn的相转变温度。
图59是示出环境温度不变时，第一温度检测部分的电阻值的变化和第二温度检测部分的电阻值的变化的特性曲线。进一步地，图60是示出桥路的输出特性的特性曲线。虽然第一和第二温度检测部分一体形成，但是第一温度检测部分的比电阻值和温度依赖性可与第二温度检测部分的比电阻值和温度依赖性略微不同。因而，第一和第二温度检测部分表现出不同的温度升高斜率。因此，如图60所示，桥路的输出特性包括两个不同的温度升高斜率，其具有不同的温度升高斜率之间的斜率差ΔVb，并且没有表现出第一温度检测部分的电阻值的变化和第二温度检测部分的电阻值的变化的特性特定比。因而，相转变可在桥路中被检测。应注意的是，热产生部分或相变材料包括极小的热容量，因此相变材料快速经历相转变而没有受外界温度变化的影响。因此，温度校正可在1到几十毫秒的极短时间范围内进行。因此，桥路可能不受图59中所示的外界温度变化的影响，其中在环境温度中几乎没有变化；并且因此相转变温度在实际中可能没有被检测。但是，图61示出的情况是：当温度校准在图59所示的极短的时间内进行时，桥路受外界温度变化的影响。图61是示出当环境温度改变时，第一温度检测部分的电阻值的变化和第二温度检测部分的电阻值的变化的特性曲线。图62是示出桥路的输出特性的特性曲线。该桥路的特性可以是从桥路持续输出的电压(也称为“桥路输出电压”)表现出从时间T0到时间T2以及相变材料A的相转变已经完成的时间到时间T4的线性斜率ΔVb。如果在时间T2之后桥路输出电压受外界温度变化的影响，并且表现出线性斜率ΔVb(参见图62中的线性细线)，则第二温度检测部分的电阻值的变化量可能不增大而是减小。随着第二温度检测部分的电阻值的大小降低，第一温度检测部分的电阻值的大小也降低，由此表现出没有相转变。因此，在时间T2处的斜率ΔVb的变化表示在时间T2处相转变已经开始。因而，相变材料的相转变可通过检测斜率ΔVb的变化来检测。如上面所述，即使第一和第二温度检测部分受环境温度的影响，桥路输出电压变化仅在第一温度检测部分的相变材料表现出相转变时改变，而不受环境温度的影响。因此，相转变可在桥路中被检测。
应注意的是，上面所述的桥路包括热产生部分，以允许相变材料经受相转变。但是，相转变可替代地通过控制电气元件的环境温度进行，并且已知的相转变温度可基于检测的相转变温度确定。采用该配置，用于根据上述实施例的电气元件的校准设备可能不具有如相关领域校准那样高的精度。该用于根据上述实施例的电气元件的校准设备可仅包括表现出低温控制精度的具有空气温度分布的校准设备。进一步地，电气元件中的相变材料的相转变可单独地检测，以使高精度校准可在每一个电气元件上进行。因而，将充分小的电流值施加到具有预定电阻温度系数的热产生部分，以不产生焦耳热，并且检测热产生部分的电阻值。因此，高精度校准可通过将每一个元件的热产生部分用作温度检测器来进行。
如上面所述，在根据上述实施例的电气元件中，具有已知相转变温度的相变材料在如图1中所示的已知相转变温度下相转变。因此，温度校准通过将相变材料表现出相转变所在的被检测的相转变温度调节为相变材料的预定相转变温度(即，已知的相转变温度)来进行。进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，相变材料14和构造成用于加热相变材料14的热产生部分13一体层合在基板11上，如图8A和8B所示。采用该配置，热产生部分13的热产生可容易地被控制，并且通过从热产生部分13产生的热获得的温度分布可容易地被控制。结果，容易确保温度精确。进一步地，由于温度校准可不受相变材料的传导率影响，因此大量相变材料可被使用，并且因此可选择更宽的相转变温度范围作为校准温度。进一步地，由于相变材料的相转变温度为预定(已知)值，因此电气元件的温度可通过准确地检测相变材料的相转变现象而以高精度确定。因此，采用该配置，由于电气元件的校准可由任何人在任何时间以及任何地点进行，因此可以消除如本领域示出的校准方法所需的成本。进一步地，可保持更长期的校准精度。
另外，在根据上述实施例的电气元件中，热产生部分13的电阻值被检测为当相变材料14由于温度变化表现出相转变时获得的相转变温度。即，基于图1和2所示的特性，热产生部分13的达到预定值的电阻值对应于相变材料14的达到预定(已知)相转变温度的的温度。因而，电气元件的温度校准通过将电阻值调节为预定值来进行，以使相变材料14的相转变温度被调节到预定(已知)温度。因此，可低成本实现精确的温度控制而不进行所示的相关技术领域中复杂的控制。
进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，检测对应于提供给相变材料14的电流的输出电压值，并且当基于电流值和输出电压值计算的电阻值达到预定值时，确定相变材料14由于温度变化表现出相转变。即，基于图4和5中所示的特性，热产生部分13的基于电流值和输出电压值计算的达到预定值的电阻值对应于达到预定(已知)的相转变温度的相变材料14的温度。因而，电气元件的温度校准通过将电阻值调节为预定值来进行，以使相变材料14的相转变温度被调节到预定(已知)温度。因此，可以低成本实现精确的温度控制而不进行相关技术领域中所示的复杂的控制。
进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，至少相变材料14和热产生部分13被层合在基板11上，如图8A和8B以及图9A和9B中所示。进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，至少相变材料14和热产生部分13被彼此平行布置在基板11上，如图14A和14B中所示。因此，可以低成本实现精确的温度控制而不进行相关技术领域中所示的复杂的控制。
另外，在根据上述实施例的电气元件中，热产生部分13以弯曲方式布置，并且相变材料14被分割为两个或多个部分，并且相变材料14的被分割的部分与热产生部分13的弯曲部分平行布置，以使相变材料14的被分割的部分分立地布置在热产生部分13的弯曲部分之间，如图18A和18B以及图19A和19B中所示。采用该布置，热产生部分13和相变材料14在局部以高密度布置，并且因此，可实现更精确的温度控制。
进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，如果相变材料14、热产生部分和基板11中的至少一个由传导性材料形成，则相变部分、热产生部分和基板中的传导性的一个由电绝缘材料电绝缘。
另外，在根据上述实施例的电气元件中，热产生部分13的检测的温度范围可优选大致落在相转变温度范围内。
进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，构造成从相变材料14输出检测信号的检测引线17被连接到相变材料14，并且检测引线17由与相变材料14或图11A和11B中所示的传导性材料相同的材料形成。采用该配置，电气元件的制作工艺可能不复杂。
而且，在根据上述实施例的电气元件中，具有预定(已知)不同相转变温度的相变材料31和32和构造成用于该加热相变材料31和32的热产生部分13一体层合在基板11上，如图23A和23B中所示。替代地，具有预定(已知)不同相转变温度的相变材料31和32可邻近热产生部分13布置。采用该配置，热产生部分13可容易地被控制，并且通过热产生部分13产生的热获得的温度分布可容易地被控制。结果，温度精度可容易地确保。进一步地，温度精度可通过利用相变材料31和32进一步提高。应注意的是，相变材料31和32中的至少一个是传导性的，电绝缘层布置在相变材料31和32之间。
进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，热产生部分13以弯曲形式布置，并且沿弯曲的热产生部分13彼此平行布置或一个层合在另一个顶部上的相变材料31和32在图41A和41B中示出。进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，热产生部分13和相变材料31和32如图44A到44C所示同心地布置。而且，在根据上述实施例的电气元件中，热产生部分13形成为圆形，而相变材料31和32形成为扇形，扇形的相变材料31和32彼此平行交替布置，并且进一步地，交替布置的扇形相变材料31和32与圆形热产生部分13同心地布置在热产生部分13的圆内，如图45A到45C所示。采用该配置，热产生部分13和相变材料31和32在局部以高密度布置，并且因此，可实现更精确的温度控制。
进一步地，在根据上述实施例的电气元件中，具有至少相变材料14所形成区域的基板11包括中空部16，如图10A和10B所示。采用该配置，可通过快速控制热产生部分13和相变材料14的温度来实现高精度校准。
另外，在根据上述实施例的电气元件中，电绝缘层18至少围绕相变材料14布置，如图21A和21B所示。采用该配置，可防止相变材料14与环境大气化学反应，因此可实现高精度并且高度可靠的校准。
进一步地，根据上述实施例的电气元件和电路元件可集成形成集成电路。采用该配置，温度依赖性电路元件的温度可高精度控制。而且，由于电路元件包括自身温度校准功能，因此温度校准过程可能不是必要的。因此，电路元件自身的成本可降低。
进一步地，根据上述实施例的电气元件可集成到温度依赖性半导体或温度依赖性电子部件中。采用该配置，由于用于在批量生产的半导体或电子部件上进行温度校准的设备或工艺可能不需要，因此具有根据上述实施例的电气元件的半导体或电子部件可在任何制造厂中生产。因此，具有根据上述实施例的电气元件的半导体或电子部件可以低成本生产。
根据上述实施例，电气元件可在没有繁琐的温度校准过程的情况下生产。因此，电气元件、具有该电气元件的集成元件或具有该集成元件的电子电路的制造成本可被降低。
上面示出的优点仅为由实施例提供的最优选优点的示例，因此不限于实施例中所述的那些优点。
之前已经出于说明目的描述了本发明的实施例。本发明不限于这些实施例，而是可作出多种变形形式和替代形式而不偏离本发明的范围。本发明不应被解释为局限于说明书中所述和附图中所示的实施例。
本申请基于2010年10月4日提交给日本专利局的日本优先权申请No.2010-224813和2010年10月4日提交给日本专利局的日本优先权申请No.2010-224822，其全部内容通过引用并入本文。

Claims (15)

1.一种温度依赖性电气元件，包括：
相变部分，包括至少一种具有预定相转变温度的相变材料；
检测器部分，构造成用于检测由于温度变化导致的相变材料传导率的变化，以基于检测到的相变材料传导率的变化来检测相变材料的相转变；
温度校准部分，构造成进行温度校准，该温度校准是将由检测器部分基于相变材料的传导率的变化而检测到的相变材料表现出相转变时的温度调节至相变材料的预定相转变温度进行的；和
基板，相变部分、检测器部分和温度校准部分一体地布置在该基板上。
2.根据权利要求1所述的电气元件，进一步包括：
构造成加热相变材料的热产生部分。
3.根据权利要求2所述的电气元件，其中：
当由热产生部分加热的相变材料的温度已经达到预定相转变温度时，检测器部分检测热产生部分的第一电阻值，并且其中，
温度校准部分这样进行温度校准：当相变材料的温度已经达到预定相转变温度时，将检测器部分检测到的热产生部分的第一电阻值调节到提前与相变材料的预定相转变温度相关联的热产生部分的第二电阻值。
4.根据权利要求2所述的电气元件，其中：
当由热产生部分加热的相变材料的温度已经达到预定相转变温度时，检测器部分检测对应于提供给相变材料的电流的输出电压值，并且基于提供给相变材料的电流的电流值和检测到的输出电压值计算热产生部分的第一电阻值，并且其中，
温度校准部分这样进行温度校准：将热产生部分的由检测器部分基于提供给相变材料的电流的电流值和检测到的输出电压值计算的热产生部分的第一电阻值调节到提前与相变材料的预定相转变温度相关联的热产生部分的第二电阻值。
5.根据权利要求1到4任一项所述的电气元件，其中
至少在相变部分形成于其上的基板的区域中形成中空部。
6.根据权利要求1到5任一项所述的电气元件，进一步包括：
构造成加热相变材料的热产生部分，其中
至少相变部分和热产生部分按层布置在基板上。
7.根据权利要求1到5任一项所述的电气元件，进一步包括：
构造成加热相变材料的热产生部分，其中
至少相变部分和热产生部分彼此平行布置在基板上。
8.根据权利要求1到7任一项所述的电气元件，进一步包括：
构造成加热相变材料的热产生部分，其中
热产生部分包括两个或多个其间具有预定间距的弯曲部分，并且相变材料包括两个或多个对应于热产生部分的弯曲部分之间的间距分开布置的分割部分。
9.根据权利要求1到8任一项所述的电气元件，进一步包括：
构造成加热相变材料的热产生部分和构造成为导电材料提供绝缘的电绝缘材料，其中
当相变部分、热产生部分和基板中的至少一个由传导性材料形成时，则相变部分、热产生部分和基板中的传导性的一个由电绝缘材料电绝缘。
10.根据权利要求1到9任一项所述的电气元件，进一步包括：
连接到相变部分并且构造成从相变部分输出检测信号的检测引线，其中检测引线由传导性材料和与相变材料相同的材料中的一种形成。
11.根据权利要求1到10任一项所述的电气元件，进一步包括：
构造成加热相变材料的热产生部分，其中
当由热产生部分加热的相变材料的温度已经达到相变材料的预定相转变温度时，检测器部分检测热产生部分的电阻值。
12.根据权利要求1到11任一项所述的电气元件，其中
当相变部分包括两种或多种具有不同预定相变温度的相变材料时，检测器部分检测由相变材料的相应温度变化产生的相变材料的相应的相转变。
13.根据权利要求1或2所述的电气元件，其中：
当相变材料的温度已经达到预定相转变温度时，检测器部分检测相变材料为非传导性的。
14.根据权利要求13所述的电气元件，进一步包括：
连接到相变材料并且构造成为相变材料提供电能的端子，其中
当相变材料的温度已经达到预定相转变温度时，由于相变材料的聚集造成的连接到相变材料的端子的分离，检测器部分检测相变材料为非传导性的。
15.根据权利要求1或2所述的电气元件，其中：
当相变材料的温度已经达到预定相转变温度时，检测器部分检测相变材料是传导性的。
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