Тензопреобразователь давления с раздельными цепями питания и измерения

 

Изобретение относится к полупроводниковой тензометрии. Цель изобретения увеличение выходного сигнала при одновременном расширении частотного диапазона измерения давления. Для этого устр-во содержит располона монокрнсталлической мембране пластину 1 с равномерно располо- KBjiHbiMH выемками 2, разделяющими пластину 1 на ряд отдельных участков 3, которые выбираются в пределах от 10 до 1000.Выемки 2 выполнены на глубину , равную толщине пластины. Данная технология тензоч вствительного элемента обеспечивает работоспособность каждого из отдельных тензоэлементов за счет равномерного перераспределения механических напряжений и силовых линий электрического поля. 1 ил. 9 с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (su e С 01 L 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4052273/24-10 (22) 09.04.86 (46) 07.07. 88. Бюл. - 25 (71) Специальное опытное проектноконструкторское технологическое бюро СО ВАСХНИЛ (72) Е,В.Козеев (53) 531.787 (088.8) (56) Козеев Е.В., Макаров Е,A. Поперечная пьезо-ЭДС в кубических кристаллах . В сб.: @изика и техника полупроводников. Новосибирск, НЭТИ, 1968.

Грипчин В.А., Круглов В.В. Интегральный тензопреобразователь на поперечной тензо-ЭДС. В сб.: Физика и техника полупроводников. Новосибирск, НЭТИ, 1976. (54) ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ

С РАЗДЕЛЬНЫМИ ЦЕПЯМИ ПИТАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ (57) Изобретение относится к полупроводниковой тензометрии. Цель изобретения — увеличение выходного сигнала при одновременном расширении частотного диапазона измерения давления.

Для этого устр-во содержит расположенную на монокристаллической мембране пластину 1 с равномерно расположенными выемками 2, разделяющими пластину 1 на ряд отдельных участков

3, которые выбираются в пределах от

10 до 1000.Выемки 2 выполнены на глубину, равную толщине пластины. Данная технология тензочувствительного элемента обеспечивает работоспособность каждого из отдельных тензоэлементов за счет равномерного пере" распределения механических напряжений и силовых линий электрического поля, I ил, 1408262

Изобретение относится к полупроодниковой тензометрни и может Сыть спользовано для измерения механических деформаций давлений ускорР ий в измерительных и автоматизированных системах.

Цель изобретения — увеличение выходного сигнала при одновременном асширении частотного дияпазона изме- 10 ения давления.

На чертеже изображена топология ензочувствительного элемента тензоеобразователя давления с раздельыми цепями питания и измерения. 15

Тензопреобразователь давления

ыполняется, например, на КНС-струкре (кремний на сапфире) и содерит расположенную на монокристаллиеской мембране пластину тензопреоб- 20 азователя 1 с равномерно располоенными Т-образными выемками разделяющими пластину ня ряд отдельных участков 3, число которых выбирается пределах от 10 до 1000 °

Оптимальное отношение длины 1 обазованных участков тензоэлемента к ине Ь составляет 1 : 100. Оставшаяся часть 4 полупроводниковой пла- 3р стины вдоль средней линии тензочувст( вительного элемента в результате, например, химического вытравливания выемок составляет толщину 0,1-0,5 1

|длины участков 3 Причем эти участ 35 ки для оптимизации параметров за счет понижения сопротивления и ис †ключения шунтирующего влияния могут быть металлизированы или дополнительно легированы. Участки 5 полупровод- 40 никовой пластины на концах отдельных тензочувствительных элементов выбираются шириной 0,3- 1 b ширины участков

3 тензоэлемента. При меньшей ширине в этих участках наблюдаются повышенная плотность тока и их нагрев, что приводит к дополнительным погрешностям. При большей ширине данной перемычки наблюдается взаимосвязь отдельных тензочувствительных элементов.

Таким образом, данная топология тензочувствительного элемента обеспечивает работоспособность каждого из отдельных тензоэлементов за счет равномерного перераспределения механических напряжений и силовых линий электрического поля. В результате на выходных потенциальных контактных пластинках 6 и 8 при заданном уровне входного сигнапа на токовых контактных пластинках 7 и 9 наблюдается максимяльный выходной сигнал.

Тензопреобразователь давления работает следующим образом.

Под действием измеряемого давления упругая монокристаллическая мембрана с расположенной на ней пластиной тензопреобразователя изгибается вместе с отдельными участками так, что при приложении входного сигнала на выходных контактах каждого отдельного участка вырабатывается выходной потенциал, пропорциональный механическому напряжению данного участка в продольном направлении. С учетом оптимально выбранной геометрии тензопреобразователя на выходных контактных пластинках сигнал равен сумме сигналов отдельных участков, т.е. в N раз больше (где N число отдельных тензоэлементов) °

Предлагаемый тензопреобразователь имеет невысокую стоимость и может быть использован в измерительных комплексах, предназначенных для выделения слабых акустических сигналов при решении научных и прикладных задач.

Формула изобретения

Тензопреобразователь давления с раздельными цепями питания и измерения содержащий монокристаллическую упругую мембрану с расположенным на ней тензорезистором, выполненным в виде полупроводниковой пластины, снабженной двумя токовыми входными контактами, расположенными вдоль продольной оси пластины, соориентированной под углом к кристаллографическому направлению с 110>, обеспечивающим максимальную поперечную тензочувствительность, и двумя выходными потенциальными контактами, расположенными вдоль поперечной оси пластины, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения выходного сигнала при одновременном расширении частотного диа- ° пазона измерения давления, в нем полупроводниковая пластина в поперечном направлении разделена на отдельные равномерно расположенные участки шириной Ь, выемками Т вЂ образн формы с образованием между участками поперечных перемычек толщиной h, при этом выемки выполнены на глубину, равную толщине пластины, расположены

1408262

Составитель С.Романский

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Козориз

Заказ 3301/43 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 равномерно, их основания попарно обращены друг к другу и расположены на расстоянии 0,5 h от средней линии пластины, проходящей в поперечном на- 5 правлении, при этом расстояние 1 от средней линии до кран полки Т-образ" ной выемки удовлетворяет соотношению

21 = Ь вЂ” 100 Ь, а толщина h поперечной перемычки выбрана из соотношения

h = 0,11 — 0,51.