JPH0193178A

JPH0193178A - 温度差検知素子

Info

Publication number: JPH0193178A
Application number: JP62251345A
Authority: JP
Inventors: Akira Kumada; 明久万田; Mitsuhiro Murata; 充弘村田; Norimitsu Kito; 鬼頭　範光
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1989-04-12

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】［産業上の利用分野］この発明は、ゼーベック効果を利用した温度差検知素子
に関し、特に熱電素子の配列構造が改良されたものに関
する。

［従来の技術］特開昭５４−１１４０９０号公報には、還元性酸化チタ
ンよりなる半導体熱電素子を利用した熱線検知器が開示
されている。この熱線検知器は、第２図に示すように、
板状の還元性酸化チタン半導体基板１の一方主面にオー
ミックな金属膜２ａ。

２ｂを形成し、オーミックな金属膜２ａ、２ｂと半導体
基板１との接合点の一方を温接点３、他方を冷接点４と
しだ熱電素子を複数枚用いて構成されている。すなわち
、第２図では平面的に３枚の熱電素子６ａ〜６Ｃが図示
されているが、これらの熱電素子６ａ、６ｂ、　６ｃを
リード線７．８を用いて直列に接続して一体型の熱線検
知器とする構造が開示されている。

ここでは、複数枚の熱電素子６ａ　、６　ｂ　ｒ　６　
Ｃを直列に接続することにより、出力電圧を高めること
が可能とされている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、第２図に示した熱電素子６８〜６ｂを別
個に用意しなければならず、また、複数枚の熱電素子を
直列に接続するためには、第２図に示したように交互に
逆向きに配置し、リード線７．８を用いて接続しなけれ
ばならないため、製造工程も複雑であった。

よって、この発明の目的は、より簡単な工程で得ること
ができ、かつ全体の構成を簡易化し得る構造を備えた温
度差検知素子を提供することにあ　゛る。

［問題点を解決するための手段］この発明の温度差検知素子は、１枚の半導体セラミック
スよりなる基板を基本的構成要素とする。

すなわち、このＵ板の少なくとも一方の面に、温接点お
よび冷接点を構成するために対をなすように複数対の電
極が形成されている。そして、対をなす電極と、該対を
なす電極間の半導体セラミックス基板部分とにより複数
個の熱電素子が単一の基板上に構成されており、この複
数個の熱電素子は該基板上で直列に接続されている。

［作用］半導体セラミックスよりなる単一の基板を用いて複数の
熱電素子が構成されているので、複数の基板を用いるこ
となく多段直列型のサーモバイルを得ることができる。

また、直列に接続される複数個の熱電素子は基板上で接
続されるものであるため、各熱電素子を構成するための
電極と同時に容易に形成することができる。

［実施例の説明］第１図および第３図は、この発明の一実施例の平面図お
よび正面図である。この実施例の温度差検知素子１１は
、半導体セラミックスよりなる基板１２を用いて構成さ
れている。基板１２を構成する半導体セラミックスとし
ては、ｎ型セラミック半導体であれば、ＢａＴｉ０．や
５ｒＺｒＯ。

のようなペロブスカイト型半導体、ＭｎＴＬＯ＝のよう
なイルメナイト型半導体、Ｆｅ、Ｏ，やＭｎＦｅ２Ｏ４
のようなスピネル型半導体、ＰｂｘＮｂ２０６のような
タングステンブロンズ型半導体、ソノ他ＺｒＯ，ＴｉＯ
２，Ｖ２０．等のセラミック半導体が挙げられる。また
、ｐ型セラミック半導体としては、Ｃｕ２０．Ｎｉｐ、
Ｃ，）Ｏ。

Ｆｅｄ、ＭｎＯ，ＬａＭｎ０．、ＮｉＭｎＯ３゜ＬａＦ
ｅ０．等が挙げられる。このうち、ｎ型セラミック半導
体の場合は還元雰囲気中で処理された過剰半導体として
、また、ｐ型セミツク半導体の場合は酸化雰囲気中で処
理された不足半導体として使用してもよい。さらに、ｎ
型セラミック半導体の場合はＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ等
の希土類元素やＴｉＯ２，ＺｒＯ，ＣｄＯ等の酸化物を
添加して、また、ｐ型の場合はＳｒＯ，Ｃａｂ、Ｌｉ２
Ｏ等の酸化物を添加して原子価制御半導体を形成し使用
してもよい。

基板１２の一方主面には、複数の電極１３ａ〜１６ａ、
１３ｂ〜１６ｂが形成されている。このうち、電極１３
ａ〜１６ａは基板１２の一方主面上において一方の長手
方向に延びる端縁に沿って分散して形成されている。他
方、電極１３ｂ〜１６ｂは、基板１２の他方端縁側にお
いて、電極１３ａ〜１６ａと対向するように分散形成さ
れている。言換えれば、基板１２の一方主面において４
対の電極１３ａ、１３ｂ、−１６ａ、１６ｂが、所定距
離を隔てて形成されている。

この実施例では、上述した対をなす電極、たとえば電極
１３ａ、１３ｂと、該対をなす電極１３ａ、１３ｂ間の
半導体セラミックス基板１２部分とにより、１の熱電素
子が構成されている。さらに、隣り合う熱電素子は、相
互に、接続用導電路１７ａ〜１７ｃにより電気的に接続
され、結果として４個の熱電素子が直列に接続されてい
る。

上記した電極１３ａ〜１６ｂは、オーミックな接触を与
える金属材料、たとえばニッケル、アルミニウム、金、
インジウムなどの金属またはこれらの合金により形成す
ることができる。形成方法については、蒸着あるいはス
パッタ等の種々の薄膜形成方法を用いることができる。

しかも、好ましくは、接続用導電路１７ａ〜１７ｃを電
極１３ａ〜１３ｂと同一材料で構成する場合には、電極
１３ａ〜１６ｂと同時に基板１２上に形成することがで
きる。もっとも、接続用導電路１７ａ〜１７Ｃについて
は、電極材料と異なる導電性材料で形成してもよく、ま
たセラミック半導体基板に対して非オーミツク接触とな
る導電性材料でもよい。

第１図および第３図実施例では、単一の半導体セラミッ
クス基板１２を用いて４個の熱電素子が直列に接続され
た温度差検知素子が構成されている。したがって、厚み
の薄い基板１２を用いれば、全体の厚みを効果的に薄く
し得ることがわかる。

また、複数枚の基板を積層するものでないため、積層作
業や接着作業を実施する必要もない。のみならず、電極
１３ａ〜１６ｂと同時に接続用導電路１７ａ〜１７ｃを
形成し得るので、煩雑な接続作業も必要でない。

なお、第１図および第３図に示した実施例では、矩形の
半導体セラミックス基板１２を用いたが、他の平面形状
を有する半導体セラミックス基板を用いることも可能で
ある。たとえば、円板型の半導体セラミックス基板を用
い、該半導体セラミックス基板の一方主面上に放射状の
複数個の熱電素子を構成し、相互に直列に接続してもよ
い。

また、各熱電素子を構成するための電極は、半導体セラ
ミックス基板の他方主面側にも形成されていてもよく、
その場合には半導体セラミックス基板の両面において、
それぞれ、複数個の熱電素子が構成される。両生面上で
熱電素子を構成した場合には、好ましくは、一方主面側
に形成された熱電素子と他方主面側に形成された熱電素
子とを直列に接続することにより、接続段数を倍増する
ことができるので、より大きな出力電圧を得ることがで
きる。

次に、具体的な実験例につき説明する。

比抵抗２９にΩ・ｃｍの半導体化されたＢａＴｉｏ、系
の非還元性材料を用いた半導体セラミックス板を用意し
、＃８００の研磨材を用いて研磨し、１０Ｘ２０Ｘ０．
５ｍｍの大きさの基板１２を得た。この基板１２を、純
水、イソプロピルアルコールを、この順番で用いて超音
波洗浄を行なった。次に、基板１２の一方主面に、電極
１３ａ〜１６ｂを形成した。電極の形成は、蒸着により
行ない、〜１０−’ＴｏｒｒにてＮｉを最初に付着させ
、その上にＡｇを付着させた。

上記のようにして得られた温度差検知素子における各電
極対すなわち電極１３ａ−電極１３ｂ。

電極１４ａ−１４ｂ、電極１５ａ−１５ｂ、電極１６ａ
−１６ｂの出力と、電極１３ａ−１４ｂ。

電極１３ａ−電極１５ｂ１電極１３ａ−電極１６ｂ間の
各出力を測定した。この結果を、第４図にグラフで示す
。第４図から明らかなように、電極１３ａ−電極１６ｂ
間の出力は、４段の熱電素子の出力の総和となっている
ことがわかる。

［発明の効果］この発明では、単一の半導体セラミックス基板を用いて
、複数個の熱電素子が直列に接続された多段直列接続型
の温度差検知器を得ることができる。よって、従来のよ
うに複数枚の基板を電気的に接続するものでないため、
全体の構造を効果的に簡略化することができる。また、
位置合わせや接着作業を要せず、さらに各熱電素子間の
接続も基板上に導電路を形成するだけでよいため、従来
の多段直列セラミック半導体サーモパイルに比べて製造
工程を飛躍的に簡略化することが可能となる。

なお、この発明によれば、たとえば赤外線検知器に適用
した場合には、小形でかつ出力電圧の大きなサーモパイ
ル型赤外１Ｇ！検知器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の平面図、第２図は従来
の熱線検知器の一例を説明するための略図的平面図、第
３図は第１図実施例の正面図、第４図は第１図実施例を
用いた実験結果を説明するための図である。図において、１１は温度差検知素子、１２は半導体セラ
ミックスよりなる基板、１３ａ〜１６ｂは電極、１７ａ
〜１７ｃは熱電素子層を電気的に接続するための接続用
導電路を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体セラミックスよりなる基板と、前記基板の
少なくとも一方の面に、温接点および冷接点を構成する
ために対をなすように形成された複数対の電極とを備え
、前記対をなす電極と該対をなす電極間の半導体セラミッ
クス基板部分とにより複数個の熱電素子が構成されてお
り、前記複数個の熱電素子は基板上で直列に接続されている
、温度差検知素子。
（２）前記半導体セラミックスは、Ｃｕ、Ｂａ、Ｓｒ、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｖ
、Ａｌ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒのうちの少なくとも一
つを主成分とした酸化物より成るｎ型セラミック半導体
、または、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｂｉ
、Ｙ、Ｍｏ、Ｔｌ、Ａｇ、Ｌａのうちの少なくとも一つ
を主成分とした酸化物より成るｐ型セラミック半導体で
ある、特許請求の範囲第１項記載の温度差検知素子。
（３）前記半導体セラミックスよりなる基板の両面に、
前記複数対の熱電素子が構成されており、双方の面に構
成された複数個の熱電素子は、直列に接続されている、
特許請求の範囲第１項または第２項記載の温度差検知素
子。