Параметри терморезистора з hк GaP0,4As0,6

Домішка	Eдом,еВ	Темп. інтервал	ТКО,%/K
Cu	0,33	0 - 300 0C	4 - 1
S	0,12	-100 - +200 0C	4 - 1
Ni	0,07	-198 - +20 0C	13 - 1

Як видно з табл. 1, TKO зменшується при підвищенні температури. Збільшення кон­центрації домішки приводить до пониження TKO. Найбільший TKO одержують при рівні легування 10¹⁴ – 10¹⁵ см^-3. При концентрації домішок 10¹⁹ см^-3 (вироджений напівпровідник) TKO (незалежно від знака) зменшується практично до нуля, відображаючи експериментальний факт, що опір вироджених зразків слабко залежить від температури.

Розглянемо деякі конкретні приклади використання терморезисторів з HK для контролю температури. Так, при легуванні HK Si-Ge бором та золотом опір змінюється на 3-4 порядки (див. рис.18) в температурній області 77-300 K. Такий терморезистор можна рекомендувати для створення мініатюрного високочутливого термометра для діапазону температур 77-300 K.

Використання HK дає змогу розширити температурний робочий інтервал терморезистора на область кріогенних температур. Важливою характеристикою термометра для кріогенних температур є слабка залежність його опору від магнітного поля. Такі характеристики мають терморезистори з HK Si-Ge<Zn> та GaP. Термометр з HK GaP призначений для точного вимі­рювання температури в діапазоні 4,2-300 K. Чутливий елемент являє собою HK GaP р-типу, легований Zn, з ρ = 0,02 - 0,05 Ом*см і концентрацією атомів Zn рівною 2*10¹⁸-10¹⁹ см^-3. Залежність питомого опору від температури має вигляд:

, (17)

де добре виражені ділянки з енергією ε₁ близькою до енергії іонізації ізольованої домішки (300-90K); і ε₃ - пов'язана з стрибкоподібною провідністю по станах домішкової зони (70-4,2 K). Відсутність кореляції у розміщенні домішок заважає виходу кривих R(T) при низьких температурах на насичення. При цьому чутливість S = ΔlgR/ΔlgT у температурному інтервалі досить рівномірна: S₃₀₀= 1,3 і S_4,2 = 1,6 (рис. 19 ). Оскільки GaP має найбільш низьку рухливість носіїв серед популярних напівпровідникових матеріалів, то мінімальною є і величина магнітоопору зразків. Похибка ΔТ за рахунок магнітного поля (В = 2Тл, T = 4,2 K) не перевищувала 0.01K.

Рис. 18. Температурна залежність опору HK Si_1-xGe_x (х = 0,03), вирощених у системі В+Au.

Важливою особливістю термометрів є зручні для вимірювань номінали опорів термометрів ( <10⁴ Ом при 4,2 K), що їх вигідно відрізняє від Ge-термометрів (1-100 Ом). Це зумовлено високою концентрацією носіїв при збереженні такої самої як, в термометрах з Ge низькотемпературної чутливості.

Для вимірювань кріогенних температур (1-20 K) використовується також термометр на основі HK Te-Se. ЧЕ термометра був виконаний з HK Te_1-xSe_x, де 0,1< х < 0,4 мас. %. Градуювальна характеристика описується залежністю R = A-BIgT, де значення сталих А = 275 Ом, В = 171 Ом. Вказаний склад твердого розчину забезпечує похибку апроксимації <0,1 K. Для підвищення точності при вимірюваннях найбільш низьких температур (1-3 K) доцільно викорис­товувати склади з х, близьким до 0,4 мас % Se, а для більш високих температур (10-20 K) - з х, близьким до 0,1. Перевагою термометрів с можливість проведення вимірювання у магнітних полях. Величина поперечного магнітоопору в полях з індукцією В < 0,8Тл не перевищує 0,1 K, а в більших полях магнітоопір описусгься лінійною функцією виду ΔR/R = -а + bВ і може бути легко розрахований. Розсіювана потужність у термометра при найнижчих температурах становить 10^-7 Вт і перевищує відповідне значення давача з InSb (2*10^-8 Вт, що підвищує точність вимірювання. Особливості термометричних характеристик визначаються специфікою низькотемпературних властивостей Те (Te-Se).

Рис. 18. Температурна залежність електропровідності НК GaP.

Наприкінці порівняємо параметри н/п терморезисторів на основі HK з промисловими аналогами (табл. 2). Промислові терморезистори створюються на основі напівпровідникової кераміки (їх маркування відображає склад кераміки, наприклад KM - кобальтомарганцеві, MM -міднозакисні та інші терморезистори).

Таблиця 2.