Тензометрический преобразователь давления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

74 А1 (19) (И) (SI) 4 С 01 L 9/04

8р ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l 1,.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4 51302/24-1 0 (22) 24.11.86 (46) 07.05.88. Бюл. Р 17 (72) Е. М. Белозубов, В. В. Красильникова и А. А. Кремнев (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 800742, кл, G 01 L 9/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

В 1196705, кл. G 01 L 9/04, 1983. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение технологичности и упрощение конструкции преобразователя. Измеряемое давление воздействует на мембрану со стороны, противоположной планарной. В мембране возникают напряжения и деформации. Тензорезисторы воспринимают деформации и их сопротивление изменяется пропорционально измеряемому давлению. Так как сопротивление тензорезисторов В, и R> увеличиваются, тензорезисторов В и

R уменьшаются с увеличением давленйя1 а тензорезисторы соединены в мостовую схему, то на выходе схемы формируется выходной сигнал, пропорциональный сумме изменений сопротивлений отдельных тензорезисторов. При изменении температуры окружающей среды терморезистор также изменяет свое сопротивление. 2 ил.

1394074

Изобретение относится к измерительой технике, в частности к интегральым тенэопреобразователям, предназнаенным для использования в различных бластях науки и техники, связанных с измерением давления.

Цель изобретения — йовышение технологичности и упрощение конструкции преобразователя. 10

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый преобразователь давления; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1.

Преобразователь давления представляет собой монокристалл кремния, в 15 котором способом анизотропного равления выполнена квадратная мембрана 1 за одно целое с опорным основанием 2.

Плоскость мембраны совпадает с основной кристаллографической плоско- 20 стью <001>, а стороны мембраны ориентированы вдоль взаимно перпендику-; лярных направлений C 110 7 и (110>.

Тензорезисторы В,, Б, В „ R<, р-типа. проводимости сформированы диффузией 25 бора и расположены в периферийных областях мембраны, причем тензорезисторы с одинаковым знаком чувствительности расположены у противоположных сторон мембраны. Например, тен- 30 .зорезисторы R, и Вэ увеличиваются с увеличением давления. Для соединения тензорезисторов в замкнутую мостовую ! схему используются высоколегированные соединительные области 3.

Контактные площадки 4 выполнены из алюминия. Контактные площадки при помощи гибких выводов соединены с источником напряжения и регистрато-, ром (не показаны). Терморезистор 5 40 выполнен в виде трехполоскового меандра в связи с тем, что однополосковый резистор не удовлетворяет номиналу, а двухполосковый и четырехполосковый имеют большой разброс из-эа возможного несовмещения реэистивных и соединительных слоев фотошаблонов„

Термореэистор расположен. в одном иэ углов прямоугольной мембраны для того, чтобы иметь полностью замкнутый мост с односторонним расположением соединительных областей.

Резистивные полоски 6 направлены вдоль направления (110). Реэистивные полоски соединены между собой перемычками 7, причем одна иэ реэистивных полосок и соединенная с ней перемычка расположены на периферии мембраны и касаются границы 8 раздела мембраны и опорного основания. Вследствие симметричности характеристики мембраны тензорезистор может быть расположен в любом иэ углов мембраны.

Но при этом необходимо соблюдать условие, чтобы одна из резистивных полосок и соединенная с ней перемычка были расположены на периферии мембраны и опорного основания.

Длина меандра определяется в соответствии с предлагаемым соотношением, Преобразователь давления работает следующим образом.

Измеряемое давление воздействует на мембрану со стороны, противоположной планарной, В мембране возникают напряжения и деформации. Тензорези-. сторы воспринимают деформации и их сопротивление изменяется пропорционально измеряемому давлению, Причем так как сопротивления тензорезисторов R u R увеличиваются, тенэорезисторов R и R уменьшаются с увеличением давления, а тензорезисторы соединены в мостовую схему, то на выходе схемы формируется выходной сигнал, пропорциональный сумме изменений сопротивлений отдельных тензорезисторов. При изменении температуры окружающей среды терморезистор также изменяет свое- сопротивление.

Технико-зкономическим преимуществом предлагаемого решения является повышение технологичности за счет упрощения изготовления фотооригиналов и упрощения расчета топологии, а также возможность выполнения высокоомного терморезистора.

Формула изобретения

Тензометрический преобразователь давления, содержащий квадратную мембрану из монокристаллического кремния и-типа проводимости, выполненную за одно целое с опорным основанием, плоскость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью

<001>, а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных направлений (110>, расположенные в периферийных областях мембраны тензореэисторы р-типа проводимости, соединенные в мостовую схему, и термореэистор р-типа проводимости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения технологичности и упрощения конструкции, в нем термореэистор выполнен в (/од3

Е О01

8,2

И»

Составитель О. Слюсарев

Редактор Н. Тупица Техред М.Дидык Корректор Г. Решетник

Заказ 2212/38 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з

139407 виде меандра, расположенного в одном из углов мембраны вдоль одного из направлений (110 причем одна из резисторных полосок меандра и соединен5 ная с ней. перемычка расположены на границе раздела мембраны и опорного

4 основания, а длина меандра удовлетворяет слепчюшему соотношению:

L = 8160 1. 8/С) + 13 мкм, где Б — ширина резистивной полоски терморезистора;

С - длина стороны мембраны.