Sensitive element of multifunctional sensor for measuring temperature, strain and magnetic field induction

Abstract

Sensitive element of multifunctional sensor for measuring temperature, strain and magnetic field induction has been developed based on the studies of electrical conductivity and magnetoresistance of silicon and germanium microcrystals in the temperature range 4.2—70 K, strain ±1.5⋅10–3 rel.un. and magnetic fields of 0—14 T. The feature of the sensitive element is the using of the p- and n-type conductivity germanium microcrystals as mechanical and magnetic field sensors, respectively, and the p-type silicon microcrystal — as temperature sensor. That allows providing the compensation of temperature influence on piezoresistance and on sensitivity to the magnetic field.

На основе результатов исследования зависимости сопротивления микрокристаллов кремния и германия от температуры, деформации и магнитного поля разработан чувствительный элемент многофункционального датчика для измерения температуры в интервале 4,2—70 К, деформации ±0,0015 отн. ед. и индукции магнитного поля до 14 Тл. Особенностью чувствительного элемента является использование микрокристаллов кремния р-типа проводимости в качестве сенсора температуры, а микрокристаллов германия р- и n-типа в качестве сенсоров деформации и магнитного поля соответственно, что позволило обеспечить компенсацию влияния температуры на тензочувствительность и чувствительность к магнитному полю.

На основі результатів дослідження залежності опору мікрокристалів кремнію і германію від температури, деформації та магнітного поля розроблено чутливий елемент багатофункційного датчика для вимірювання температури в інтервалі 4,2—70 К, деформації ±0,0015 відн. од. та індукції магнітного поля до 14 Тл. Особливістю чутливого елемента є використання мікрокристалів кремнію р-типу провідності як сенсора температури, а мікрокристалів германію р- і n-типу як сенсорів деформації і магнітного поля відповідно, що дозволило забезпечити компенсацію впливу температури на тензочутливість і чутливість до магнітного поля.