Полупроводниковый тензопреобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 1 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

Т . ф съ

Ф Щ t (2!) 4081794/24-10 (22) 03.07.86 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (7l) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (72) В. И. Евдокимов, В. М. Стучебников, В. И. Суханов, В. В. Хасиков и В. Н. Черницын (53) 531.787 (088.8) (56) Патент EP № 0049501, кл. G 01 L 9/04.

Авторское свидетельство СССР № 934257, кл. G 01 1 9/04, 1982. (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ТЕНЗОП РЕОБРАЗОВАТЕЛ b (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет уменьшить темпера„„SU„, 1404850 А1 турную погрешность устр-ва. В тензопреобразователе на монокристаллической сапфировой пластине чувствительного элемента расположены две пары кремниевых тензорезисторов 3, 4 р-типа проводимости, ориентированные соответственно параллельно и перпендикулярно относительно направления макс. механической деформации чу вствительного элемента. Тензорезисторы 3, 4, соединенные в мостовую тензосхему, имеют одинаковые геометрические размеры в противоположных плечах. Отношение ширины к толщине тензорезисторов 3 меньше аналогичного отношения тензорезисторов 4 в 1,2—

8 раз. Контактные площадки 5 использованы для подключения питания к тензосхеме и регистрации выходного сигнала. l з. и. ф-лы, 4 ил.

1404850

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям механических величин в электрический сигнал, основанный на тензорезистивном эффекте.

Целью изобретения является уменьшение температурной погрешности тензопреобразователя.

На фиг. 1 изображено гетероэпитаксиальный кремниевый тензорезистор шириной Ь и толщиной h на сапфировой подложке, поперечное сечение; на фиг. 2 — зависимость температурного коэффициента сопротивления гетероэпитаксиального кремниевого тензорезистора от отношения b/h; на фиг. 3 и 4 — полупроводниковый тензопреобразователь.

Преобразователь содержит сапфировую подложку 1, металлическую мембрану 2, кремниевые тензорезисторы 3, ориентированные параллельно направлению максимальной деформации чувствительного элемента, кремниевые тензорезисторы 4, ориентированные перпендикулярно направлению максимальной деформации чувствительного элемента, контактные площадки 5, покрытые алюминием.

Тензорезисторы 3 и 4 соединены в мостовую тензосхему. Контактные площадки 5 служат для подключения питания к тензосхеме и регистрации выходного сигнала.

Плоскость сапфировой подложки имеет кристаллографическую ориентацию (1012) .

Тензорезисторы расположены в плоскости (001) кремния и ориентированы вдоль кристаллографических направлений (110) кремния. Они изготовлены из гетероэпитаксиального слоя кремния р-типа проводимости толщиной 2,5 мкм известным методом фотолитографии. Ширина продольных тензорезисторов 3 составляет 30 мкм, что соответствует значению Ь/6=12, а ширина поперечных тензорезисторов 4 — 40 мкм, что соответствует значению Ь/6= 16. Величина Ь/и для продольных тензорезисторов примерно в 1,33 раза меньше величины Ь/Й для поперечных тензорезисторов.

Использование предлагаемого тензопреобразователя по сравнению с известными полупроводниковыми тензопреобразователями уменьшает температурную погрешность выходного сигнала тензопреобразователей и тем самым повышает точность и увеличи10 вает выход годных изделий при серийном производстве, упрощает конструкцию и процесс настройки датчиков механических вели- чин, изготавливаемых на основе предлагаемых тензопреобразователей.

Формула изобретения

1. Полупроводниковый тензопреобразователь, содержащий упругий чувствительный элемент в виде монокристаллической

20 сапфировой пластины, на поверхности которой расположены две пары кремниевых тензорезисторов р-типа проводимости, включенные в противоположные плечи тензосхемы и сориентированные соответственно параллельно и перпендикулярно относительно

25 направления максимальной механической деформации упругого чувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности, в нем геометрические размеры тензорезисторов, включенных в противоположные плечи тензосхемы, выбраны одинаковыми, при этом отношение ширины b к толщине h тензорезисторов, расположенных в направлении макси иальной деформации пластины, меньше отношения ширины к толщине Ь/Ь другой пары тензорезисторов в 1,2 — 8 раза.

2. Тензопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в нем отношение геометрических размеров Ь/h тензорезисторов в парах находится в диапазоне 5 — 40.

1404850

ТКС, 10 во g

Qg

Фиа 2

ФигЗ

Составитель С. Романский

Редактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 3092/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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