2.5.Високочутливий давач температури
Відомо, що сенсори температури на звичайних р-n переходах в GaAs мають невисоку чутливість <3 мВ/К. Більш чутливими є структури з S-подібного BAX (S-діоди). Дослідження таких структур, створених на пластинчастих кристалах GaA показали, що їх основні параметри - напруга зриву (Uмах), залишкова напруга (Uмін), напруга пробиття (Unp), а також відношення имах/имін досить лінійно змінюються з температурою (100-300 K). Це дозволило таку структуру, яка містить в базі високоомний перекомпенсований р-шар, і яка має S-подібну характеристику при прямому зміщенні, використовувати як високочутливий давач температури. Його коефіцієнт температурної чутливості dUмах-/dT = -1,5 В/К. Схема давача і його характеристика наведені на рис.5. Так як параметри S-структур визначаються, головним чином товщиною базової області, то фізичний механізм утворення S-характеристики узгоджується з моделлю структури, яка містить глибокі домішкові центри і довжиною бази, що у багато разів перевищує дифузійну довжину неосновних носіїв (1,5-2 мкм).
Рис.5. Схема давана температури (а) та його градуювальна
характеристика (б): ТЕ - термоелемент; R2, R3, Ri -резистори; 1 - ТЕ; 2,3,4 - шари; 5 - омічні контакти.
2.6. Термометр опору із hk GaP
У відомих термометрах похибка за рахунок магнітного поля T може бути суттєвою. Термометри із HK GaAs також мають обмеження при роботі в магнітних полях. Запропонований термометр із HK GaP призначений для точного вимірювання температур у діапазоні 4,2-300 K, особливо при наявності магнітних полів. ЧЕ представляє собою НК GaP р-типу, легований Zn, з ρ = 0,02-0,05 Ом*см і концентрацією атомів Zn рівною 2 1018-10 9 см-3. Вигляд градуювальних характеристик відповідає типу "hard". Залежність питомого опору від температури має вигляд:
Рис.6. Градуювальні характеристики термометрів (ТОФГН) для різних значень питомого опору: 1 - 0,02; 2 - 0,05 Ом-см.
Важливою особливістю термометрів є зручні для вимірювань номінали опорів термометрів (<104 Ом при 4,2 K), що їх вигідно відрізняє від Ge-термометрів. Це зумовлено високою концентрацією носіїв при збереженні такої ж приблизно низькотемпературної чутливості. На рис. 7 наведені порівняльні залежності ρ(4,2) — f(N) для матеріалів Ge, GaAs, GaP, які свідчать про переваги GaP. Заштриховані ділянки на рисунку відповідають робочим діапазонам матеріалів термометрів.
Рис.7.Залежність питомого опору від концентрації домішок для різних матеріалів: 1 - Ge; 2 - pGaAs; 3 - pGaP.
2.7. Термометр опору із hk GaAsP
Термометр призначений для вимірювання температур у інтервалі 173-473 K. Відомі напівпровідникові термометри, розроблені для вказаного інтервалу із HK Si, мають такі недоліки, як порівняно невисоку чутливість і складний характер термометричних характеристик R(T). У свою чергу, високочутливі термометри на основі з'єднань АзВз (GaAs) не розраховані на "від'ємні" температури. Питомий опір HK становить 3-8 Ом*см (300 K), номінали опорів 250-5000 Ом. Аналогічно, як і в HK GaAs, у зразках має місце самокомпенсація. У залежностях R(T) є одна термоактиваційна ділянка з нахилом ε = 0,1 еВ, що спрощує градуювання і процес вимірювання. За рядом параметрів термометри наближаються до термометрів японських фірм.