SU1338726A1 - Multiple-element thermoelectric transducer - Google Patents
Multiple-element thermoelectric transducerInfo
- Publication number
- SU1338726A1 SU1338726A1 SU864012395A SU4012395A SU1338726A1 SU 1338726 A1 SU1338726 A1 SU 1338726A1 SU 864012395 A SU864012395 A SU 864012395A SU 4012395 A SU4012395 A SU 4012395A SU 1338726 A1 SU1338726 A1 SU 1338726A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- heater
- tec
- mhz
- prototype
- thermocouple
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
(46) 07.02.90. БКШ. № 5(46) 07.02.90. BCS. № 5
(21)4012395/31-25(21) 4012395 / 31-25
(22)23.01.86(22) 01/23/86
(71)Институт электроники АН БССР(71) Institute of Electronics, Academy of Sciences of the BSSR
(72)Ю.И. Горбачёв, И.Л. Григоришин и Ю.М. Гулюк(72) Yu.I. Gorbachev, I.L. Grigorishin and Yu.M. Gulyuk
(53)621.362.2(088.8)(53) 621.362.2 (088.8)
(56)Гуревич М.М. и др. Автоматизированный прибор дл точного измерени широкоп осных напр жений. Техника средств св зи. Сери Радиоизмерительна техника. Вып. 1/25-, 1979,(56) Gurevich M.M. and others. Automated device for accurate measurement of wide-axis voltages. Communications equipment. Seri Radio measurement technique. Issue 1 / 25-, 1979,
с. 102-108.with. 102-108.
Авторское свидетельство СССР № 1187662, кл. Н 01 L 35/02, 1983.USSR Author's Certificate No. 1187662, cl. H 01 L 35/02, 1983.
(54)МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕС КИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(54) MULTI-ELEMENT THERMOELECTRIC CONVERTER
(57)Изобретение относитс к термоэлектрическому приборостроению, более конкретно, к термоэлектрическим(57) The invention relates to thermoelectric instrumentation, more specifically to thermoelectric
преобразовател м переменного напр жени .в широком диапазоне частот по уровню среднеквадратичного значени в посто нное. Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани преобразовател на высоких частотах . Указанна цель достигаетс тем, что размещенный между нагревателем и гор чими спа ми термобатареи провод щий слой разъединен вдоль оси симметрии нагревател , расположенной перпендикул рно сторонам нагревател на две равные части, которые гальванически соединены с выходными ветв ми концевых термопар термобатареи с помощью выпблненных на поверхности диэлектрической подложки пленочных проводников. В результате точность преобразовани на высоких частотах (100 Мгц) повьплена в 20 раз, 2 ил. Изобретение относитс к термоэлек трическому приборостроению и может быть использовано в преобразовател х переменного напр жени и в широком диапазоне частот по уровню среднеКЕ1адратичного значени в посто нное. Целью изобретени вл етс повыгае ние точности преобразовани на выcciKHX частотах, На фИг. 1 изображен предлагаемый термоэлектрический многоэлементный преобразователь (ТЭП); на фиг. 2 дл по снени принципа работы. ТЭП на высоких частотах приведена эквивалентна схема, показывающа взаимосв зь между нагревателем, проводницами сло ми и термобатареей. Преобразователь содержит диэлектрическую подложку 1, на одной из поверхностей которой размещен пленочный резистивньв нагреватель 2, а на противоположной - провод щие слои 3 и 4 и термобатаре , состо ща из термопар, ветви которых 5 и 6 имеют ра:зличные термоэлектрические свойства: . Гор чие спаи 7 термопар расположены над нагреват.елем 2. Слои 3 и А размещены между нагревателем 3 и тер мобатареей и отделены от нее пленочной диэлектрической прослойкой 8 Соединительные п еночные проводники 9 и 10 размещены на поверхности подложки 1 и вл ютс продолжени ми соответствующих провод щих слоев 3 и 4. Нагреватель 2 и термобатаре имеют пленочные контактные площадки 11 Слой 3 соединен с помощью проводника 9 с одним полюсом термобатареи, а слой 4 с помощью пронодника. 10 - с противоположным. Холодные спаи 12термопар расположены на поверхности подложки 1 по обе стороны от нагревател 2. На схеме (см. фиг. 2) резисторы (R . ..R,) представл ют собой резистивные участки нагревател 2, расположенные около соответствующих гор чих спаев 7п-го количества термопар емкости (с , ..,С) и (С...) емкости между расположенными под гор чи Л1 спа ми 7 термопар участками про вод щих слоев 3 и 4 соответственно и нагревателем 2, элементы ПС и ПС провод щие слои 3 и 4 соответственHOj элементы (ТП, ., .ТП„- термопары, вход щие в состав термобатареи.По конструктивным особенност м данного ТЭП величины всех указанных на схем резисторов (R...R,,, ) равны между собой, а все указанные емкости-по величине равны между собой не только по отдельности в каждой из групп (С)...С„) и (С...), но и в их совокупности. Кроме того, по своим электрофизическим параметрам и функциональным способност м равны между собой элементы ПС и ПС, а также элементы (ТП...ТП). На высоких частотах приложенного к точкам а и б электрической схемы переменного напр жени i U возникающие в ней через емкости (С :..С ) и (С| .о .С„) высокочастотные токи утечки полностью замыкаютс в соответствующих элементах и flCj, , не проника в термопары (ТП ..,ТП ). При этом на поверхност х элементов ПС и ис навод тс равные высокочастотные электрические потенциалы. Такой же по величине высокочастотный потенциал , который в случае, когда , точки в и г не подключены к предпо- лагаемой измерительной схеме, равен и/2, благодар гальваническому соединению элементов ПС и ПС с элементами ТПJ и ТП наводитс и на всей поверхности злементов (ТП,,,-. .ТШ/,) , При подключении точек в и г к измерительной схеме (предпочтение следует отдать симметричным по входу схемам, не требующим соединени какой-либо из указанных точек с корпусом или с нулевь м проводом, например, на основе дифференциальных усилителей, обладающих равными величинами сопротивлеНИИ по двум дифференциальным входам, подают по величине наведенные высокочастотные потенциалы в указанных точках , а вслед за ними и соответству- юшfie потенциалы jia. всей поверхности элементов (ТП.,.ТП„), ПСу и ПС, Однако снижение высокочастотных потенциалов на поверхност х всех отмечен- ник элементов происходит на одну и . ту же величину, т.е..вс совокупна поверхность элементов ПС , ПС и (ТП ...ТЩ) практически остаетс под одним и тем же высокочастотньм потенциалом , вл етс эквивалентной,, эквипотенциальной . Существенно уменьшить-взаимосв зь по высокой частоте между ТЭП и измерительной схемой, а также исключить проникновение высокочастотных наводок со стороны ТЭП в указанную схемуvariable voltage transducers. In a wide frequency range in terms of the root-mean-square value to a constant. The aim of the invention is to improve the accuracy of the conversion of the converter at high frequencies. This goal is achieved by placing the conductive layer placed between the heater and hot thermopile junctions separated along the axis of symmetry of the heater, which is perpendicular to the sides of the heater, into two equal parts, which are galvanically connected to the output thermopaths of the thermopile thermocouple by means of a dielectric extruded on the surface. film conductor substrates. As a result, the conversion accuracy at high frequencies (100 MHz) was 20 times higher, 2 times. The invention relates to a thermoelectric instrument making industry and can be used in alternating voltage converters and in a wide frequency range from the level of a mean CEI value to a constant value. The aim of the invention is to increase the accuracy of the conversion at high frequencies (KFK). 1 shows the proposed thermoelectric multi-element transducer (TEC); in fig. 2 to clarify the principle of operation. TEC at high frequencies is an equivalent circuit showing the relationship between the heater, the conductor layers and the thermopile. The converter contains a dielectric substrate 1, on one of the surfaces of which a film resistive heater 2 is placed, and on the opposite side - conductive layers 3 and 4 and a thermopile consisting of thermocouples, whose branches 5 and 6 have different: different thermoelectric properties:. The hot junctions 7 of the thermocouples are located above the heater 2. The layers 3 and A are placed between the heater 3 and the thermal battery and are separated from it by a film dielectric layer 8 The connecting helix conductors 9 and 10 are placed on the surface of the substrate 1 and are extensions of the respective wires Layers 3 and 4. Heater 2 and thermopile have film contact pads 11 Layer 3 is connected using conductor 9 with one thermopile pole, and layer 4 is connected with a probe. 10 - with the opposite. The 12-thermopair cold junctions are located on the surface of the substrate 1 on either side of the heater 2. In the diagram (see Fig. 2), the resistors (R. ..R,) are the resistive portions of the heater 2 located near the corresponding hot spots of 7p the number of thermocouples of the capacitance (s, .., C) and (C ...) of the capacitance between the 7 thermocouple sections of the conductor layers 3 and 4, located under the hot L1 springs, and the heater 2, respectively; and 4 corresponding elements (ТП,.,. ТТ1 - thermocouples that are part of the thermopile. By design to the characteristics of this TEC, the values of all the resistors indicated on the circuits (R ... R ,,,) are equal to each other, and all indicated capacitances are equal in magnitude to each other not only separately in each of the groups (C) ... C „ ) and (C ...), but also in their totality. In addition, in terms of their electrophysical parameters and functional abilities, the elements of PS and PS, as well as the elements (TP ... TP), are equal. At high frequencies applied to the points a and b of the electric circuit of the alternating voltage i U, the high-frequency leakage currents arising in it through the capacitances (C: .. C) and (C | ... o. C) are completely closed in the corresponding elements and flCj,, do not penetrate into thermocouples (TP .., TP). At the same time, equal high-frequency electric potentials are induced on the surfaces of the PS elements. The same high-frequency potential, which in the case when, points c and d are not connected to the proposed measuring circuit, is equal to / 2, due to the galvanic connection of the PS and PS elements with the TPJ and TP elements, and also the entire surface of the elements ( ТП ,,, -. .ТШ /,), When connecting points c and d to the measuring circuit (preference should be given to symmetrical input circuits that do not require any of these points to be connected to the housing or to the ground wire, for example, based on differential amplifiers with the two differential inputs, the induced high-frequency potentials at the specified points are supplied, followed by the corresponding potentials jia. of the entire surface of the elements (TP., TP), PS and PS, however, the reduction of high-frequency potentials on the surfaces of all marked elements occur by the same and the same magnitude, i.e., with the total surface of the elements of the PS, PS and (TP ... TSH) practically remains under the same high frequency potential, is equivalent, , equipotential. Significantly reduce the high-frequency interconnection between the TEC and the measuring circuit, and also exclude the penetration of high-frequency pickups from the TEC to the specified circuit
можно, применив в ее основе дифференциальный усилитель с большими сопротивлени ми по входам и использу на его входах, например, несложные заграждающие фильтры либо фильтры нижних частот.It is possible by applying a differential amplifier with high impedance across the inputs and using, for example, simple blocking filters or low-pass filters at its inputs.
Пример конкретного вьтолнени . На одну из поверхностей диэлектрической подложки 1 из оксида алюмини или слюды размерами 8x4,5x0,03 мм осаждены пленки толщиной 0,8 мкм резистивного материала (нихрома Х20Н80 или кермета К50С) в место расположени нагревател 2 и пленки толщиной 0,6 мкм материала с высокой удельной электропроводностью (никел НИ в меди MB или серебра Ag 999,9) в места расположени контактных площадок 11 нагревател 2. На противоположной поверхАости диэлектрической подложки 1 осаждены пленки толщиной 0,6 мкм материала с высокой удельной электропроводностью (никел НП1в, меди MB или серебра Ag 999,9) в места расположени провод щих слоев 3 и 4 соединительных проводников 9 и 10И контактных площадок 11 термобатареи, а также пленки толщиной (0,5-0,9) мкм, образующие ветви 5 и 6 термопар,из различных термочувствительных материалов (висмута-- сурьмы или теллурида свинца-теллурида германи ). Предварительно перед осаждением ветвей 5 и 6 термопар сверху провод щих слоев 3 и 4 осаждают пленочную прослойку 8 толщиной (0,5-1,0) мкм из диэлектрического материала (окиси алюмини , окиси кремни или окиси титана). Гор чие спаи 7 и холодные 12 термопар формируют последовательным осаждением пленок термочувствительных материалов внахлест. Нагреватель, имеющий геометрические размеры 4,55x0,2 мм, находитс в тепловом контакте с 30 термопарами, кажда ветвь которых имеет геометрические размеры ,1 мм. Промежуток между ветв ми двух соседних термопар равен 0,05 мм. Сопротивление нагревател посто н ному току составл ет 75 Ом, а суммар ное сопротивление термобатареи, состо щей из последовательно включенных термопар, не превышает 10 кОм„ При указанной толщине подложки (30 мкм) из оксида алюмини суммарна емкость между нагревателем и двумй провод щиAn example of a specific implementation. On one of the surfaces of the dielectric substrate 1 made of aluminum oxide or mica with dimensions of 8x4.5x0.03 mm, films of a thickness of 0.8 µm of resistive material (X20H80 nichrome or kermet K50C) are deposited at the location of the heater 2 and a film of 0.6 µm thick specific electrical conductivity (nickel NI in copper MB or silver Ag 999.9) in the location of the contact pads 11 of the heater 2. On the opposite surface of the dielectric substrate 1, films of 0.6 μm thick material with high conductivity are deposited (nickel NP1v, MB or Ag 999.9 silver) in the locations of conductive layers 3 and 4 of connecting conductors 9 and 10 and thermopile contact pads 11, as well as films (0.5-0.9 microns) forming branches 5 and 6 of thermocouples, from various heat-sensitive materials (bismuth-antimony or lead telluride-germanium telluride). Prior to the deposition of branches 5 and 6 of thermocouples on top of the conductive layers 3 and 4, a film layer 8 is deposited with a thickness of (0.5-1.0) μm from a dielectric material (alumina, silica or titanium oxide). Hot junctions 7 and cold 12 thermocouples are formed by sequential deposition of films of heat-sensitive materials with an overlap. The heater, which has a geometrical dimensions of 4.55x0.2 mm, is in thermal contact with 30 thermocouples, each branch of which has geometrical dimensions, 1 mm. The gap between the branches of two adjacent thermocouples is 0.05 mm. The resistance of the heater to a direct current is 75 Ohms, and the total resistance of the thermopile consisting of thermocouples connected in series does not exceed 10 kΩ. At a specified substrate thickness (30 µm) of alumina, the total capacitance between the heater and the two conductors
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864012395A SU1338726A1 (en) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | Multiple-element thermoelectric transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864012395A SU1338726A1 (en) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | Multiple-element thermoelectric transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1338726A1 true SU1338726A1 (en) | 1990-02-07 |
Family
ID=21218005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864012395A SU1338726A1 (en) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | Multiple-element thermoelectric transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1338726A1 (en) |
-
1986
- 1986-01-23 SU SU864012395A patent/SU1338726A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4764723A (en) | Wafer probe | |
US3585415A (en) | Stress-strain transducer charge coupled to a piezoelectric material | |
US20060220740A1 (en) | Apparatus for current measuring and a resistor | |
JPS5991371A (en) | Current sensor | |
US3689784A (en) | Broadband, high frequency, thin film piezoelectric transducers | |
EP0209962B1 (en) | Power sensors | |
EP0661548B1 (en) | Impedance meter | |
CN101171509A (en) | Characterization technique for dielectric properties of polymers | |
US3287637A (en) | High frequency current means including capacitive probe members for determining the electrical resistance of a semiconductor layer | |
SU1338726A1 (en) | Multiple-element thermoelectric transducer | |
US4148005A (en) | Thermometric transducer device | |
JPS63168581A (en) | Monitor device for integrated circuit | |
Costa et al. | Effect of electrode alterations on the ac behaviour of Li2O ZnO humidity sensors | |
SU1364168A1 (en) | Multiple-member thermal electric converter | |
US2782377A (en) | Micropotentiometers | |
JPH06249716A (en) | Thermister temperature sensor | |
JPS645260B2 (en) | ||
Omar et al. | Characteristic impedance of rectangular coaxial transmission lines | |
CN114778921B (en) | Power module switching voltage measurement method based on fringe electric field | |
EP4375630A1 (en) | Pyroelectric infrared detector device | |
Tigli et al. | Temperature stability analysis of CMOS-saw devices by embedded heater design | |
Golovins et al. | Optimal modelling of planar thermal converter device | |
US3487305A (en) | Electrothermic instruments for measuring voltage or current | |
JP2009174951A (en) | Dielectric loss tangent evaluation method | |
SU1499257A1 (en) | Mcw-power transmitter |