Преобразователь давления

 

Изобретенне отиоснтся к измерительной технике и позволяет рас1ннрнть частотный диапазон нреобразовання давления нутем новьпнения резонансной частоты сопстве1П1ы.х .ме.чаинческнх колебаний унругого э, 1емента. В монокристаллнческоГ кремниевой н.тастнне - основании I сформирована тонкая мембрана 2 с жесткнми выступами 3, в которых зынолнены выемки 4 в виде усеченно иирамиды. Г.чубииа выемки взаимосвязана с толщнноГ н.кк тины и мембран) 2. Дав. исследуемой среды выз)вает деформа 1 1Ю участков мембра Ы, руемую расноложенными а ней те 3ореЗИСТОра .МИ, ,1.МИ свой lO..1 в .Ui- от ВеЛИЧ 1НЫ воздействия. 5 I..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<,51) 4 () О1 L ()>04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1;;,„.

Н А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

И)(>,з--, .-.:, „

Фиг.1 (21) 41049()8/24-10 (22) 09Л)6.86)

146) 23.06.88. Вн>л. ¹ 23 (71) Московский инженерно-физический институт (72) В. И. Ваганов и И. И. <.луч 4065!)70, кл. 73 -727, 1!)82. (54) (1РЕОЕ)РЛЗОВЛ П., Ih . ),ЛВ 1ЕНИЯ (57) Изобретение (>TIIo< IIT< к измерительной те<нике II позво,)ясг расин)рить часто1)ый лиапаз<>и преобра1<>нания лавлеиия пу„„SU„„1404852 А 1 тем иовы)пения ре.)она)<аной частоты с(>бств III)blx ме<анически>; кол«>аний упругоп>

Влемента. В монокри T()ëëè÷oñêoé кремниевой пластине — основании 1 сформир<н<ан» тонкая мембрана 2 с жесткими выступами 3, В I

Давление !!co )елуемой среды вызыва<т лсформацию гибки:< участков мембраны, фиксирм(. мм)о располож(. нllblм!I Ilа 11(и T(. Ilз()p(. зисторами, меняющими свой lloминал I! заВисимости оТ В(.,1ич ивы Воз <систвия.;> II.1.

1404852

Формула изобретения

А-А

Фиг.З

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона преобразования давления путем повышения резонансной частоты собственных механических колебаний упругого элемента.

На фиг. 1 представлен кристалл датчика, сформированный при помощи одностороннего профилирования кремниевой подложки ориентации (100), вид со стороны травления; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — кристалл, изометрия; на фиг. 4— то же, с выемками, изготовленными с планарной стороны; на фиг. 5 — то же, с несколькими выемками.

Кристалл изготовлен в виде толстого основания 1, в котором сформирована тонкая мембрана 2, на которой расположены жесткие выступы 3. В едином технологическом цикле с формированием тонкой мембраны 2 в жестких выступах 3 изготовлены выемки 4 в виде усеченной пирамиды, грани которой соответствуют кристаллографическим плоскостями (111). Между выступами 3 и между основанием 1 и выступами 3 с планарной стороны кристалла расположены тензорезисторы 5, изготовленные с помощью диффузии или ионного легирования подложки.

Кристалл (фиг. 4) изготовлен с выемками в жестких выступах, выполненными с планарной стороны. Поскольку жесткие выступы на мембране с наружной стороны также огранены плоскостями (!1!J, то такая конструкция по сравнению с указанной обеспечивает лучшие инерционные и частотные свойства упругого элемента.

В кристалле упругого элемента, в жестких выступах 3 выполнено несколько выемок 4 (фиг. 5). При наличии воздействия давления измеряемой среды на кристалл упругого элемента происходит деформация тонких гибких участков мембраны 2, заключенных между жесткими выступами 3 и между жесткими выступами и жестким основанием 1. Преобразование деформации изгиба в выходной электрический сигнал происходит с помощью расположенных на планарной стороне кристалла тензорезисторов

5, меняющих в зависимости от величины внешнего механического воздействия свой номинал.

Преобразователь давления, содержащий сформированную в монокристаллической кремниевой пластине мембрану с жесткими выступами и тензорезисторы, расположенные на мембране, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона преобразо25 вания, в каждом жестком выступе мембраны выполнена по крайней мере одна выемка, глубина Н которо" удовлетворяет соотношению

Н= — h, где  — толщина пластины;

h — толщина мембраны.!

404852

Составитель И. Невский

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

Заказ 3092/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий

113035> Москва, Ж вЂ” 35, Раушская Hçá., л. -1, 5

Произв:.дственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4