JPS5810874A - 熱電対素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アモルファス半導体薄膜の有する３つの特徴
、すなわち、ｐ形薄膜、ｎ　形薄膜の有する大きな熱電
能ｏｐ　　ｎ　　接合部の有するオーミック性、薄膜形
成の容易さと微細加工性に着目して構成したｐ＋一層接
合形アモルファス半導体熱電対案子―轡噛に関する。４
ＨＣ，この熱電対素子を応用して構成される直流から光
波に至る電力検出素・子　　　　　　　　　　　　Ｋ関
する。

従来、電力（特に高周波電力）を測定する場合検出素子
としてはボロメータが用いられ、最近でＦｉＢ％−ｓｂ
轡に代表される薄膜熱電対素子やＳｔ　−ＴａｚＮＫ代
表される半導体−薄膜熱電対素子が用いられている。サ
ーミスタやパレツタなどのボロメータを検出素子として
用いた方式は、高周波エネルギーを吸収したときに生じ
る抵抗値変化から間接的に入射電力を測定する本ので１
周囲の温度変化に対して敏感に抵抗値が変化するために
零点が変動し、この零点ドリフトを補償する回路が必要
となった。その上サーミスタの場合Ｆｉ、周波数が高く
なると入力定在波比が大きくカリ、また、バレッタの場
合は、過電流に弱いがどの欠点がある。

検出素子として、薄膜熱電対素子や半導体−薄膜熱電対
素子を用いた方式は、薄膜熱電対素子又は半導体−薄膜
熱電対素子が入射高周波電力を吸収し、その入射電力に
比例した直流の熱起電力に変換して測定するものである
。この方ズは周囲温度の変化による零点ドリフトは小さ
いが＋ＩＦｖ以下の微小な電力を測定するのが困難であ
る。特ＫＢｉ−ｓｂ等に代表される薄膜熱電対素子の場
合は、金属の融点が低く、特に、この金属をポリイミド
フィルムやマイカ勢絶縁性基板に蒸着膜を形成した場合
、基板との付着力が弱く表る。しかも、水や有機溶剤に
よりて膜質が損なわれるので、フォトエツチング技術に
代表される微細加工技術が使用できない等の欠卓がある
。一方ｅ　Ｓｔ　　Ｔａ□ＮＫ代表される半導体−薄膜
熱電対素子は、支持基板のＳｔの熱伝導率が約１．４５
Ｖｈｄ＝ｔ／ｃｐｓ　Ｃと大きい。このため熱電対素子
の検出感度を高めるため、Ｓｉ基板を薄くする必要があ
り、実用化素子では、基板厚さが５ｐｍである。チップ
状８１基板の一部を薄くするために＃′１通常選択性エ
ツチング技術が用いられるため、あらかじめ、８％基板
にエツチングストッパ用拡散層を形成する必要がある。

以上述べたように、半導体−薄膜熱電対素子は、構造が
複雑な上に製造方法も困静さを伴う。

以上の点に鑑み１本発明では、アモルファス半導体薄膜
９％にアモルファスＳ１薄膜の有する大きな熱電能ｏｐ
　　ｎ　接合部のオーミック性、　＊＊形成の容易さと
微細加工性に着目して構成した高性能で安価な新しい構
造の熱電対素子シよびこの熱電対素子を応用し走電力検
出素子を提供せんとするものである。

第１図および第２図は、　　８ｊＦ＋とＨ２の混合ガス
をＤＣグロー放電法により合成し九アモルファスＳｉ薄
１ｌ（ａ−８％−Ｆ−Ｈ）の熱電能−導電率特性および
温度差−熱起電力特性を示す図である。ｐ形―勝および
ｎ形薄膜形成用ドーピングガスとしては。

それぞれ８１Ｈ６＊　Ｐ　Ｈ３を用いた。熱電能として
Ｆｉ。

絶対値チル＋形カ２００ｐＶ／ｒ以上ｏ　ｎ”　形カ１
５０　ｐＶ／１：’以上を示し、ｐ形とｎ形は互いに逆
の極性を示す。

ｐ＋　　、＋接合型の熱電能（−）としては３５０ｐｖ
／Ｃが得られている。また、この時の導電率（６）Ｆｉ
２０（Ω（）−１以上と大きい。第２図は、ｐ形および
ｎ＋形薄膜の両端にメタル電極を設け、冷接点儒を室温
とし、温接点を高温にい温接点と冷接点（室温）との温
度差ΔＴＫ対する熱起電力ｖｔｈの関係を示したもので
あり、よい線形性が得られている。

以上の実験結果より、アモルファス半導体薄膜。

１％Ｋｍ−８ｉ　　Ｆ　　Ｈ薄膜は熱電対材料として秀
れた特性を示すことがわかった。

第３図および第４図は本発明による熱電対素子の一実施
例の構成を示す図で、第３図に平面図を。

第４図ＫＩＩｉｌＸ−Ｘ’における断面図を示す。第３
図および第４図に示される熱電対素子は、絶縁性基板（
１１と、該基板上に設けられた第１のアモルファス半導
体のと、＃基板上ＫＷけられ、該第１のアモルファス半
導体と互いにその一部がオーミック特性を有した接合部
−を形成する第２のアモルファス半導体１勾と、＃接合
部と隔離して、前記第１および第２のアモルファス半導
体の一部に接触して設けられた一対のオーミック電極（
５，６）とから構成される。この熱電対素子９は第１の
アモルファス半導体と第２のアモルファス半導体との°
（３） 接合≧イ温（冷）接点を、各アモルファス半導体と各オ
ーミック電極との各接触部（？、８）が冷（ＩＩり接点
を形成するので、温（冷）接点と冷（温）接点との間の
温度差ΔＴ（ｔｌｌ’）Ｋ比例した直流熱起電力ｖｔｈ
（ｍマ）が一対のオーミック電極（５，６）間に発生す
る。この時発生する熱起電力ｖｔｂＦｉ、第１および第
２のアモルファス半導体薄膜の各熱電能ａ、、。

ａ、と、温度差ΔＴによって決定され１次式で与えられ
る。

Ｖｔｈ＝（”、４ｇ、）Δ’ｌ’　　　　・＋１１第１
図のψ験結釆より第１および第２のアモルファス半導体
薄膜として、ｐ　形およびｎ　形各ａ・５ｉ−Ｆ−Ｈ薄
膜を用いれば、ｐ＋形およびゞ形社互いに極性が逆の熱
電能を有するので、温度差ΔＴ＝１ｒ当り０．３５　ｍ
７以上の熱起電力ｖｔｂが得られる。

第５図および第６図は１本発明による熱電対素子の他の
一実施例を示す図で、第５図に平面図を第６図に正面図
を示す。第５図および第６図に示される熱電対素子１８
は、絶縁性基板（ｌＯ）と、該基板上に設けられた第１
のアモルファス半導体（１１）と、＃基板上に般社られ
、該第１のアモルファス半導体と互いＫその一部がオー
ミッタ特性を有した接合部（１２）を形成する第２のア
モルファス半導体（１３）と、該接合部と隔離して、前
記第１および第２のアモルファス半導体の一部に接触し
て設けられた一対のオーミック電極（１４，１５）　　
とから構成される。この熱電対素子１８ｔｉ、第１のア
モルファス半導体と第２のアモルファス半導体との接合
部が温（冷）接点を、各アモルファス半導体と各オーミ
ック電極との各接触部（１６，１？）が冷（ｆｉり接点
を形成する。第１および第２のアモルファス半導体とし
てそれぞれｐ　形、ｎ　形ａ−８１−Ｆ　−Ｈ薄膜を用
いれば、温度差ΔＴ＝ＩＣ当り約０．３５ｍｖの熱起電
力ｖｔｈが得られる。本実施例で示した構造の熱電対素
子（１８）はフォトエツチング技術により微細化ができ
るので、狭い空間の温度測定や。

ＩＣの表面温度測定用素子に利用できる。

第７図、第８図は本発明の応用による電力検出素子、特
にマイクロ波帯にお轢る電力検出素子の一実施例を示す
図で、第７図に平面図を第８図に壊Ｘ−Ｘ’にお叶る断
面図を示す。第７図および第８図に示される電力検出素
子（２２）は、第３ＷＪおよび第４図に示された熱電対
素子（９）に、被測定電力を吸収して発熱する抵抗体（
１９）を　、＋−１接合部（３）Ｋ対応する反対側絶縁
性基板（１）上に設けて構成される。この場合、抵抗体
の形状の細くなった発熱部（１９）は温接点を形成する
ｐ゛１−ｎ＋接合部（３）を最も高くｐ冷接点を形成す
る各・オーミック電極（５，６＞と各アモルファス半導
体（２，４）の各接触部（７，８）が最も低くなるよう
に配列される。被測定電力の大きさＰＫ比例して抵抗体
に熱が発生するので、温接点Ｔｈおよび冷接点Ｔｃ間の
温度差ΔＴは被測定電力Ｐに比例する。

一方、温度差ΔＴが与えられた場合の直流熱起電・力ｖ
ｔｂは、ｐ形およびｎ形ａ＠Ｓ％−Ｆ−Ｈ薄膜の熱電能
をそれぞれＩｌｐ、　ａｎとすれば（＊ｐ＋ａｌ）と温
度差ΔＴの積で与えられる。以上より、被測定電力Ｐが
抵抗体（１９）によって吸収・発熱により、オーミック
電極対（５，６）間にもたらせる直流熱電力ｖｔｈは次
式で与えられる。

Ｖｔｈ＝（ｇｐ＋＊ｎ）ΔＴｔ’（ｇｐ＋ｇｎ）ｐ　　
＋＋■（２）式より、被測定電力の大きｉＰは、熱電対
素子のオーミック電極対（５，６）間の直流電圧を測定
することくより得られる。

被測定電力の大きさＰが一定の場合、熱電対素子の温接
点はｐ＋　　、＋接合部（３）の温度Ｔｈで与えられ　
、＋−ｎ＋接合部（３）の温度を高く上昇させるには、
抵抗体の発熱部の形状を小さくするとともに絶縁性基板
ｌ、ｐ　形およびｎ＋形薄膜（２，４）および周囲の空
気を通して放散される熱量を抑制しなければならない。

そのため、絶縁性基板（１）には、熱伝導率が小さく、
かつ薄く加工の出来る物質が望まれ９例えば溶融石英ガ
ラス等が用いられる。電力検出素子の応答性を高める場
合は比熱が小さい物質、すなわち熱容量の小さな材料例
えば、サファイヤ等を絶縁性基板に用いる。

又、ｐ＋−ｎ＋接合型ａ−８％−Ｆ−Ｈ薄膜はオーミッ
ク性な有し整流性を示さないのでＩ　Ｐ＋ｎ＋接合間接
合−ミック電蓼用メタルを設ける必要がないので、ｉイ
クロ波の電力を測定する場合、寄生リアクタンスの増大
とならない九め、超高周波帯まで入力定在波比を低く抑
えることができ、る郷の利点含有するわ 第９図および第１θ図は１本発明の応用による光パワー
検出素子の一実施例を示す図で、第９図に平面図を、第
１θ図に纒Ｘ−Ｘ’におする断面図を示す。第９図、第
１０図に示される光ノ（ワー検・画素子（３２）は、第
３図、第４図に示される熱電対素子のｐ＋　　、＋接合
部上に重ねて光吸収膜（３１）を設けたものと同じ断面
構造を有するが、測定対象のビ、−ム径が１．５〜２．
ＯｗΦ程度であり、したがって、受光面の口が３〜５Ｉ
ＩＪΦ程度必要となり、しかも受光位置が受光面内で動
いても同一検出感度特性を必要とする。このため円対称
構造とするのが有利である。光吸収膜（，３１＞は、全
黒、カーボンブラック、あるい社２組成比の累辛り九ア
モルファス半導体薄膜轡で構成される。

以上の実施例で述べた熱電対素子、熱電対素子べたが、
構造上容易に悲惨できるように、２対以上をカスケード
状に接続し九多対熱【対素子およびうそれらを応用した
電力検出素子、光パワー検出素子を構成することができ
、しかもこの場合はオーミック電極間の出力電圧（熱起
電力）Ｖｔｈと出力インピーダンスは、それぞれ熱電対
素子数に比例して大きくなるので、測定精度および所望
の出力インピーダンス等に合わせ九設計ができる。

次Ｋｌ！作方法について述べる。低抵抗アモルファス半
導体薄膜は、　ＳｉＦ＋とＨ，の混合ガスに、ドーピン
グガスとしてＢ２　Ｈ６ｍ　ＡｓＨ３ｅ　ＰＨ３等を添
加し。

ＤＣグロー放電法やプラズｗｃＶＤ法によって製作する
ことが一般的であるが−ＳｉＨ４ガスＫ　Ｂ、ＨｇやＰ
Ｈ３ｍ　Ａｍ）１３等を添加し、磁界やハイパワーを印
加したプラズーｖｃＶＤ法を用いても製作できる。又。

ハイパワーを印加した場合は、アモルファス半導体薄膜
の一部がマイクロクリスタルとな抄多結晶半導体膜とな
るが、導電率が大きく、かり熱電能が大きい等の特性を
有するので１本発明で述べた熱電対素子数の特徴が横わ
るものではない。馳締性基板上にアモルファス半導体薄
膜を堆積した後れフォトエツチング技術、メタルの真空
蒸着法等を用いて容易に素子を製作することができる。

抵抗体材料としては＊　Ｎ５Ｃｒｅ　Ｔａ１ＮｅＷ等が
用いられる。

次に本発明の効果管述べる。

（υ　熱電能、導電率が共に大きなアモルファス半導体
薄膜を用いたので高感度な熱電対素子および。

との熱電対素子を応用した電力検出票子、光パワー検出
素子を構成できる。

■　フォトエツチング技術に代表される微細加工技術が
使用できるので超小形の熱電対素子等を構成できる◎ 侭１　製造方法が容易なので、安価な熱電対素子等を製
作で倉る。

（俳　アモルファス半導体薄膜として、°ｐ＋形および
ｎ＋形ａ−８ｉ−Ｆ−Ｈ（およびａ−８１−Ｈ）薄膜を
用いるとｐ　−ｎ　１１合部がオーきツク性を示し、し
かも互いに発生する熱起電力の極性が避なので、ｐ＋−
ｎ＋接合形はｐ形、ｎ形熱起電力の絶対値和で与えられ
るので太き々熱起電力を有する熱電対素子を構成できる
。

（２）　電力、１ｆＩＫｉイクロ波以上の電力を測定す
る場合＊ｐ　　ＩＩ接合形薄膜構造の電力検出素子にお
り− いてはｐ−ｎ接合部−オーツクをとるためのメタル電響
を必要としない構造なので、寄性リアクタンスが小さい
。その結果、入力定在波比を小さく抑え走電力検出素子
、すなわち超高周波帯まで使用可能な電力検出素子を製
作できる。

以上述べたように、・本発明による熱電対素子およびこ
の熱電対素子を応用し走電力検出素子、光パワー検出素
子は、従来のものよりも幾多の利点を着している。

【図面の簡単な説明】

第１図はｐ形およびｎ形ａＩＩｓｉ−Ｆ−Ｈ薄膜の熱電
能導電率特性を示す図：第２図はｐ　形および層形ａ−
８ｔ−Ｆ−Ｈ薄膜の温度差−熱起電力特性を示す図；第
３図、第４図は本発明による熱電対素子の一実施例を示
す図て１第３図は平面図、第４図は第３図のｘ−ｘ’で
の断面図を示す図；第５図。 第６図は熱電対素子の他の一実施例を示す図で第５図は
平面図、第６図は正面図を示す図を第７図。 第８図は本発明による熱電対素子を応用した電力検出素
子の一実施例を示す図で第７図は平面図。 第８図は第ｉ図のｘ−ｘ’での断面図を示す図を第９図
、第１θ図は本発明による熱電対素子を応用した光パワ
ー検出素子の一実施例を示す図で第９図は平面図、−１
θ図＃１Ｍ９図のｘ−ｘ’での断面図を示す図。 一図面中の１．１０・２３は絶縁性基板、　　２．１１
．２４は第１のアモルファス半導体−３，１２，２５は
オーミック性接合部、　４．１３．２６Ｆｉ第２のアモ
ルファス半導体、　　５．６．１４．　Ｉｓ、　２？、
　２ｇは各オーミック電椿、　　７．８．１６．１？、
　２９．３０に各アモルファス半導体と各オーミック電
極との接触部、　、１．１８は各熱雷対素子、　　１９
は抵抗体−２０は入力端子、２１ｔｊ各アース端子、　
　３１は光吸収薄膜である。 扁／圓 ３４ｒ　　　　　ｔｏ　　　　　ｚ。 ’　　　　　−／ び（Ｄｃｍ） ８２圓　；ｌＩＬ度籠−％ＩＬ蔵を刀特妊ΔＴ（”Ｃ） ％３回 軍　６１１］ 刃　　　ｊ％ ′Ｉ！、７園 ９八 ０ 第８圓 ′ｌｌ！１９釦 ３ 手続補正書（方式） １．事件の表示　　昭和５６年特許願第１０８７２８号
２、発明の名称　熱電対素子 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人（代表＊　４．入）住所〒１
０６　　東京都港区南麻布五丁目１ｏ番２７号名称（０
５７）　　警Ｖ誉森株式会社 代表者　　６　譬　セ　鷲 ４、代理人 住所〒１０６　　東京都港区南麻布五丁目１ｏ番２７号
安立電気株式会社 ５、補正命令の日付　　昭和５６年１１月５日（発送日
　昭和５６年１１月２４日） ア？ｍ Δγｔと） 手続補正書（自発） Ｉ＠ゎｕ年【４２月孟Ｊａ １発明の名称　熱電対素子 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人（代表１ｊｌ）肩入）住所　
〒１０６　　東京都港区南麻布五丁目１０１１２７号名
称（ｏｓ　ｙ）安立電気株式会社 代表者　　１）島　−部 ４、代理人 住所　〒１０６　　東京都港区南麻布五丁目１０番２７
号安立電気株式会社 るため、あらかじめ、　８１基板にエッチングヌトッパ
用拡散層を形成する必要がある。以上述べたように、半
導体−薄膜熱電対素子は、構造が複数な上に製造方法も
困難さを伴う。 以上の点に鑑み１本発明では、アモルファス半導体薄膜
、特にアモルファスＳ１薄膜の有する大きな熱電能　、
＋−ｎ＋接合部のオーミック性、薄膜形成の容易さと微
細加工性に着目して構成した高性能で安価な新しい構造
の熱１対素子およびとの熱電対素子を応用した電力検出
素子を提供せんとするものである。 第１図および１２図は、８１Ｆ４とＨ３の混合ガスをＤ
Ｃグロー放電法により合成したアモルファスＳ１薄膜（
ａ−８ｔ　−Ｆ−Ｈ）の熱電能−導電率製性および温度
差−熱起電力特性を示す図である。ｔｌ、１図で丸印は
ｐ＋形の、また十印はｎ＋形の特性を示す。 熱電能αはｐ＋形で正、漬“形で負となる。−１ｐ＋形
薄膜およびｎ＋形薄展形成用ドーピングガスとしては。 それぞれＢ、Ｈ，、ＰＨ４を用いた。熱電能としては。 絶対値でｐ＋形が２００μＹ／ｅ以上、ｎ＋形が１５０
ｔｔＶ／℃以上を示し、ｐ＋形とｎ＋形は互いに逆の極
性を示ｔ、＋　　、＋　接合型の熱電能（ロ）としては
３５０μＶ℃が得られている。また、この時の導電率（
σ）は２０（Ω倒γ１以上と大きい。第２図は、ｐ＋形
およ・びｎ＋形薄膜の両端にメタル電極を設け、冷接Ａ
ｌ１１ｌを室温とし。 温接点を高温にし、温接点と冷接点（室温）との温度差
ΔＴに対する熱起電力ｖｔｈの関係を示した亀のである
。図中、実線はｐ＋形、一点破線けｎ＋形の特性を示し
、ｐ＋形は正、ｎ＋形は負を示している。 そして、共によい線形性が得られている。以上の実験結
果より、アモルファス半導体薄膜１４＋ｌ”＆・８１−
Ｆ’−■薄ａｔｉ熱電対材料として秀ねた特性を示すこ
とがわかった。 第３図および＃ｉ４図は本発明による熱電体素子の一実
施例の構成を示す図で、第３図に平面図を。 ＄４図ＫＸ−Ｘ’における断面図を示す。第３図および
算４図は、絶縁性基板（１）と、該基板上に設けられた
第１のアモルファス半導体（２）と、鉄基板上に設けら
れ、該第１のアモルファス半導体と互いにその一部がオ
ーミック特性を有した接合部、（３）合部と隔離して、
前記＃Ｌ１および第２のアモルファス半導体の一部に接
触して設けられた一対のオーミック電＆（５，６）およ
び各アモルファス半導体（２，４）と各オーミック１ｊ
極（５，６）との各接触部（７，８）とから構成さｈる
熱電対素子（９）を示す図である。この熱電対素子（９
）　ｉｉ算１のアモルファス半導体と第２のアモルファ
ス半導体との接合部（３）が温（冷）接点を、各アモル
ファス半導体と各オーミック電極との各接触部（，７、
８）が冷（２）接点を形成するので、１ａ接点と冷（至
）接点との間の温劇差ΔＴ（℃）Ｋ比例した直流熱起電
力ｖｔｈ（＋ｎｖ）が一対のオーミック１ｊ極（５，６
）間に発生する。この時発生する熱起電力ＶｔｈＦｉ、
＃’ｌおよび第２のアモルファス半導体薄膜の各熱１°
節α、。 α２と、温度差へＴＫよって決定さね９次式で与λられ
る。 ｖｔｈ＝（α１＋αりΔＴ　　　・−−−・（ｘ＞　　
。 第１図の実験結果より誹ｌおよび雛２のアモルファス半
導体薄膜として、ｐ＋形およびｎ＋形各ａ＊ｓｉ−ｖ−
ｇ薄膜を用いれば、ｐ＋形およびｎ＋形は互いに極性が
逆の熱電能を有するので、温度差ΔＴ＝１℃轟り０．３
５ｍマ　以上の熱起電力ｖｔｈが得られる。 蓼５図および第６図は１本発明による熱電対素子の他の
実施例を示す図で、第５図に平面図を館６図に正面図を
示す。第５図および算６図は、絶縁性基板αＯと、該基
板上に設けらねた第１のアモルファス半導体α力と、皺
基板上に般社られ、＃館ｌのアモルファス半導体と互い
にその一部がオーミック特性を有し九接合部（ロ）を形
成する第２のアモルファス半導体（転）と、該接合部と
隔離して、前記館１および雛２のアモルファス半導体の
一部に接触して般社ら引た一対のオーミック電極（１４
，１５）および各アモルファス半導体（１１，１３）と
各オーミック電極（１４，１５）との各接触部（ｌｆ！
、１７）とから構成される熱電対素子（２）を示す図で
ある。この熱電対素子−は、第１のアモルファス半導体
と＃２のアモルファス半導体との接合部が温（９）接点
を、各アモルファス半導体と各オーミック電極との各接
触部（１６，１７）が冷（２）接点を形成する０第１お
よび第２のアモルファス半導体と−てそれぞｔｌｐ＋形
。 ｎｊ形ａ−８１−Ｆ−Ｈ薄膜を用いｆ！げ、温度差ΔＴ
＝１℃当り約０．３５ｍｖの熱起電力ｖｔｈが得らｉ″
Ｌそ・５、本−施例で示した構造の熱電対素子岬はフォ
トーツチング技術により微細化ができるので、狭い空間
の温郷測定や、ＩＣの表面温度測定用−子呵利用てきる
Ｏ 第７図、ｍＳ図は本発明の応用による電力検出素子、特
にマイク四波帯における電力検出を子の実施例を示す図
で、　ｔｔｉ７ｖ！Ｊｖｃ平面図！算８図にＸｘｌにお
ける断面図を示す。第７図および枦８図は、１１１Ｅ３
図および１４図に示された熱雷対素子（９）に、被測定
電力をｒ！に収して発熱する抵抗体ａ９．抵抗体αＩＫ
被測定電力を供給する入力端子（ホ）、アース端子（ハ
）を付加した構造の電力検出素子（イ）を示す図で、前
記抵抗体（２）が、＋　　ｎ　＋接合部（３）に対応す
る反対側絶縁性基板（１）上に設けられることを特徴と
する□この場合、抵抗体の形状の細くなった発熱Ｓは温
接点を形成するｐ＋−？接合部（３）を最も高く。 冷接点を形成する各オーミック電極（５，６）と定電力
の大きさＰＫ比例して抵抗体（至）に熱が発生するので
、温接点Ｔｈおよび冷接点Ｔｅ間の温度差Δτは被測定
電力Ｐに比例する。一方、温度差ΔＴが与えられた場合
の直流熱起電力ｖｔｈけ、Ｐ＋形およびｎ＋＊ｌ−８％
−Ｆ−）！薄膜の熱電靜をそれぞれα。 αａとすれば（αｐ＋αｎ）と温度差ΔＴの積で鼻先ら
れる。以上より、被測定電力Ｐが抵抗体（２）によって
吸収・発熱により、オーミック電極対（５，６’）間に
もたらせる直流熱電力ｖｔｈは次式で与えら引る＾ ｖｔｈ＝（α、＋αｎ＞ｈ＃ｒｏｃ（ａ、＋α、）ｐ　
　・・・（２）（２）式よ秒、被測定電力の大きさＰけ
、熱電対素子のオーミック電極対（５，６）間の直流電
圧を測定することＫより得られる。 被測定電力の大き塔Ｐが一定の場合、熱電対素子の温接
点は、＋　　、＋接合部（３）の温度Ｔｈで与えら引。 Ｐ＋−？接合部（３）の温度を高く上昇させるには、抵
抗体の発熱部の形状を小さくするとともに絶縁性基板（
１）：Ｐ＋形およびｎ＋形薄＃（２、４＞オ！Ｕ周囲の
空気を通して放散される熱量を抑制しなければならない
。そのため、絶縁性基板（１）には、熱伝導率が小さく
、かつ薄く加工の出来る物質が望まれ１例えば溶融石英
ガラス等が用いられる。電力検出素子の応答性を高める
場合は比熱が小さい物質、すなわち熱容量の小さな材料
例えば、サファイヤ眸を絶縁性基板に用いる。 又　、＋−ｎ＋接合ｆＪ　ｈ　・８１−Ｆ−Ｈ薄膜はオ
ーミック性を有し、整流性を示さないので　、＋　−ｎ
＋接合間にオーミック電極用メタルを設ける必要がない
ので、マイクロ波の電力を測定する場合、寄生リアクタ
ンスの増大とならないため、超高周波帯普で入力定在波
比を低く抑オることができる郷の利点を有する。 ＃９図および！１１ＥＩＯ図Ｆｉ１本発明の応用による
貴パワー検出素子の実施例を示す図で、第９図に平面図
を、餠１０図にｘ　−ｘ’にお叶る断（２）図を示す。 ＃Ｅ９図、館ｌＯ図枠は蒙３図、第４図に示される熱電
対素子の、＋−ｎ＋接合部上に重ねて光吸収膜（３１）
を設けたものと同じ断面構造を有する光パワー検出素子
（３２）を示す図である。ただし、この場合。 測定対象のビーム径が１．５〜２．０−Φｓｌであり。 したがりて、受光面の大きさが３−、．５−Φ種変必要
となり、しか亀受費位置が受光面内で動いて本同−検出
感変特性を必要とする。このため円対称構造とするのが
有利である。光吸収＄１（３１’）け、全黒。 カーボンブラック、あるいは１組成比の異なったアモル
ファス半導体薄膜等で構成される０以トの実ｔＩｓ例で
述べた熱電対素子、熱電対素子を応用した電力検出素子
および光パワー検出素子はそｈぞれ一対の熱電対素子の
構成の本のについおよび、−ｔ−ｈらを応用し走電力検
出素子、光パワー検出素子を構成することができ、しか
もこの場合はオーミック電極間の出力電圧（熱起電力）
ｖｔｈと出力インビーダ□ンスは、それぞれ熱電対素子
数に比例して太き・くなるので、測定精縦および所望の
出力インピーダンス醇に合わせた設計ができる０次に製
作方法について述べる。低抵抗アモルファス半導体薄膜
は、Ｓ％Ｆ４とＨ８の混合ガスに、ト。 −ピングガスとしてＢｚＨ６＋　Ａｍ）１ｇ　、Ｐｕ３
　　等を添加し、ＤＣグロー放電法やプラズマＣｖＤ法
によって製作す石ことが一般−であるが、　　８１）ｆ
４ガヌにＢ、Ｈ，やＰＨ，＋　ＡＩ）ＩＳ　等を添加し
、磁界やノ）イパワーを印加したプラズーｒｃＶＤ法を
用いても製作できる。又、ハイノ（ワーを印加した場合
は、アモルファス半導体薄膜の一部がマイクロクリスタ
ルとなり多結晶半導体膜とがるが、導電率が大きく。 かつ熱雷−が大きい郷の特性を有するので９本発明で述
べた熱電対素子等の特徴が損われるもので社ない。絶縁
性基板上にアモルファス半導体薄膜を堆積した後はフォ
トエツチング技術、メタルの真空蒸着法岬を用いて容易
に素子を製作することができる□抵抗体材料としてハ、
Ｎ％Ｃｒ　＋　Ｔａ２Ｎ、Ｗ等が用いられる。 次に本発明の効果を述べる。 （１）熱電能、導電率が共に大きなアモルファス半導体
薄膜を用いたので高感度な熱電対素子および。 この熱電対素子を応用した電力検出素子、光パワー検出
素子を構成できる。 （２）　　フォトエツチング技術に代表される微細加工
技術が使用できるので超小形の熱電対素子等を構成でき
る。 （３）製造方法が容易なので、安価壜熱電対素子岬を製
作できる。 （４）　　アモルファス半導体薄膜として、ｐ＋形およ
びｎ＋形ａ＠８ｌ−Ｆ−Ｈ（およびａ８１　　Ｈ）薄膜
を用いるとＣ−ｎ＋＋合部がオー２ツク性を示し、しか
も互いに発生する熱起電力の極性が逆なので　、＋−ｎ
＋接合形はｐ＋形、ｎ＋形熟熱起電力絶対値和で与えら
れるので大ｉｔ熱起電力を有する熱電対素子を構成でき
る□ （５１電力、特にマイクロ波以上の電力を測定する場合
　、＋−？接合接合膜薄膜構造力検出素子においてＦｉ
ｐ”−ｎ＋＋合部がオーミックをとるためのメタル電極
を必要としない構造なので、寄生リアクタンスが小さい
。その結果、入力定在波比をｔＪ＼さく抑え走電力検出
素子、すなわち超高周波帯まで使用可能な電力検出素子
を製作できる。 以上述べたように１本発明による熱電対素子およびとの
熱電対素子を応用した電力検出素子、光パワー検出素子
は、従来のものより本幾多の利点を有している。 ４、図面の簡単な説明 ＃１図けｐ＋形およびｎ＋形ａ−８１−Ｆ−Ｈ薄膜の熱
雷靜導電率特性を示す図；雛２図はｐ＋形およびｎ＋形
ａ・５ｉ−Ｆ−Ｈ薄膜の温度差−熱起電カ特性を示す図
；第３図、第４図は本発明による熱電対素子の一実施例
を示す図で第３図は平面図、＃４図は一３図のｘ−にで
の断面図を示す図；＃５図１ｗＬ６図は熱電対素子の他
の一実施例を示す図で第５図は平面図、第６図は正面図
を示す図：１ｍ！７図。 １１Ｅ８図は本発明による熱電対素子を応用した電力検
出素子の一実施例を示す図でｌＩ！、７ｖｌＪは平面図
。 ＃８図は誹７図のｘ　−ｘ’での断面図を示す図：ｔＪ
Ｌ９図、　ＩＩＥＩＯ図は本発明による熱電対素子を応
用した光パワー検出素子の一実施例を示す図で第９図は
平面図、第１０図は第９図のＸ−ｒでの断面図を示す図
。 図面中の１．１０．２３ｔｊ絶縁性基板、２．１１．２
４はＩＥＩのアモルファス半導体、　　３．１２．２１
ｔオー・ミック性接合部、　　４．１３．２６ｔｉｌｌ
Ｅ２のアモルファス半導体、　　ｓ　、　６．１４，１
５．２７．２８は各オーミック電極、　　？　、　８．
１６．１７．２９．３０は各アモルファス半導体と各オ
ーミック電極との接触部、９．１８は各熱雷対素子、１
９け抵抗体、２０け入力端子、２１はアース端子、２２
は電力検出素子、３Ｉ＃″ｌ＠収薄膜、３２は資パワー
検出素子である。 代理人　　小　池　龍太部 隼　６［１ 手続補正書−一（自発） Ｌ事件ｅ＠示　　＠＠１４年畳許願第１１１１７Ｊ１号
ＪＬ＊＠０名称　１電対素子 ｌ補正をする看 事件との関係　畳許出願人（代表出願人）代表者　開　
島　−部 弘代１人 会所〒／＃４　東京都港区南麻布五丁目／ａ　＠　Ｊ７
号１補正Ｏ対麿　　＠＠　２１年ｌコ月Ｊ／日提幽Ｑす
鏡鶴疋書（方式）％式％ （第４項「１正Ｏ対称」を［−正Ｏ対象ＪＫｔｒ正する
。） 手続補正書（方式） ％式％ ｆ事件の表示　昭和Ｉｔ年特許原第１０１７コ１号２発
明の名称　熱電対素子 ｌ補正をする者 事件との関係　特許用原人（代表出願人）仏式　理　人 住所〒１０１ｓ　　東京都港区南麻布五丁目１０番２７
号よ補正命令の日付　昭和１４年１１３３日（発送日　
昭和ｊ４年／／月−参日） 瓜補正の対象　図面 ２補正の内容　＃１２図を別紙の過ｊ、′！ａＪ！：、
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁性基板（１１と： 該基板上に設けられた第１のアモルファス半導体■と； 鉄基板上に設けられ、該第１のアそルファス半導体と互
   にその一部がオーミック特性を有した接合部働を形成す
   る第２のアモルファス半導体（２）と；該接合部と隔離
   して、前記第１および第２のアモルファス半導体の一部
   に接触して設けられた一対のオーミック電極（５，６）
   とから構成された熱電対素子であって、前記第１のアモ
   ルファス半導体と第２のアモルファス半導体との接合部
   を温（冷）接点とし、前記各アモルファス半導体と各オ
   ーミック電極との各接触部（７，８）を冷（温）接点と
   することを特徴とする熱電対素子。