Способ измерения одноосного давления

 

Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить диапазон измерений в область малых давлений. Способ реализуется устройством, содержащим полупроводниковую пластину 1 с контактами 2, 3 на торцах с большой скоростью поверхностной рекомбинации на одной из боковых граней 4. Контакты 5, 6 используются для съема сигнала. Устройство также содержит патрон-держатель 7, приспособление 8, источник тока 9, измеритель напряжения 10 и источник магнитного поля 11. Благодаря тензоконцентрационному эффекту носители тока отклоняются к боковой грани 4 и рекомбинируют. Под действием магнитного поля происходит дополнительное увеличение тензочувствительности в несколько раз. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (11) Ai (5D 4 G 01 L 9 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4316506/24-10 (22) 30.06.87 (46) 15.08.89. Бюл. 9. 30 (71) Институт физики полупроводников

АН ЛитССР и Институт полупроводников

AH УССР (72) А.М.Конин, В.В.Савяк иА.П.Сашук (53) 531.787(088.8) (56) Жадько И.П., Романов В.А., Рашба Э.И., Бойко И.И. Способ измерения одноосного давления. ФТП т.1, вып. 8, 1967, с ° 1174. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОДНООСНОГО

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить дианазон измерений в область малых дав2 лений. Способ раелизуется устройством, содержащим полупроводниковую пластину 1 с контактами 2,3 на торцах с большой скоростью поверхностной рекомбинации на одной из боковых граней 4. Контакты 5,6 используются для съема сигнала, Устройство также содержит патрон-держатель 7, приспособление 8, источник тока 9, измеритель напряжения 10 и источник магнитного поля 11. Благодаря тензоконцентрационному эффекту носители тока отклоняются к боковой грани 4 и рекомбинируют. Под действием магнитного поля происходит дополнительное увеличение тензочувствительности в несколько раз. 3 ил.

3 150088

Изобретение относится к приборо1 строению и может быть использовано для измерения одноосного давления.

Целью изобретения является расши5 рение диапазона измерений в область малых давлений.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее описываемый способ; на фиг. 2 — зависимости сопротивления полупроводниковой пластины от давления при наличии оптимального магнитного поля (кривая t) и в от-! сутствии его (кривая 2), на фиг. 3— зависимости сопротивления полупро- 15 водниковой пластины с биполярной проводимостью от давления в различHb!x магнитных полях (кривые 1-5, соответственно, для индукций магнитного поля О, 0,1 0 2, 0 3 и 0 4 ТлУв 20

Устройство (фиг. 1) содержит тензодатчик, выполненный из полупроводниковой пластины 1 с биполярной проводимостью с омическими контактами

2,3 на торцах, с большой скоростью поверхностной рекомбинации на одной боковой грани 4. Контакты 5,6 на боковой грани пластины 1 используются для съема сигнала. Устройство также, содержит патрон-держатель 7, пере- 30 дающее давление приспособление 8, источник 9 стабилизированного постоянного тока, измеритель 10 напряжения, источник 11 магнитного поля.

Контакты 2,3 соединены с источником

9, а контакты 5 6 — с измерителем

10. Полупроводниковая пластина 1 может быть выполнена из германия с удельным сопротивлением 40 Ом см, ориентированного в плоскости (1101 в виде пластины размерами 11х 1х1,5 мм.

Перпендикуляр к торцам пластины образует угол 30 о к главной кристаллографической оси кристалла (111> . При параметрах германия р„= 3800 см /В с, 5 — 1800 см /В с, h= 0,1 см и напряженности электрического поля

5 В/см (ток источника 9 около 1 мА) величина оптимального магнитного по" ля В 0 3 Т. Направление тока выбиj °

50 рается таким, чтобы воздействие одноосного давления соответствовалоувеличению сопротивления пластины

1. Направление магнитного поля должно соответствовать отклонению носителей тока к грани с большой скоростью поверхностной рекомбинации (при этом сопротивление пластины 1 возрастает в магнитном поле).

5 4

Способ измерения одноосного давления осуществляется следующим образом, Через полупроводниковую пластину

f пропускают стабилизированный ток от источника 9 ° Измеряемое давление действует в направлении электрического тока в пластине 1 ° Благодаря тензоконцентрационному эффекту носители тока отклоняются к боковой грани 4 и рекомбинируют, что приводит к возрастанию сопротивления пластины 1 и повышению напряженности электрического поля вдоль линий тока. При этом увеличивается скорость движения носителей тока (электронов и дырок) в полупроводнике и пропорциональная ей сила взаимодействия каждого элементарного заряда с магнитным полем (магнитная часть силы Лоренца). Это приводит к дополнительному перераспределению носителей тока по сечению кристалла полупроводника и увеличению сопротивления пластины 1. Тензочувствительность за счет действия оптимального магнитного поля (см. фиг. 2) увеличивается в несколько раз. Увеличение магнитного поля сверх оптимального (см. .фиг. 3) приводит к насыщению увеличения сопротивления из-за обеднения кристалла и снижает тензочувствительность.

Величина оптимального магнитного поля может быть найдена эмпирически из исследований зависимостей изменения сопротивления полупроводникового кристалла от давления при различных внешних магнитных полях. При известных параметрах используемого полупроводникового материала. напряженность оптимального магнитного поля определяется выражением

Ы ° с kT

Н ïÅ 3 (1) (рн+ р) еДЕ2 ( где К, — параметр (для германия Ы, =

= 2);.й — внешняя нормаль к грани с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации, )И„ и Pp — подвижности электронов и дырок; 1- диффузионная длина электронно -дырочных пар, Т вЂ” температура полупроводника, Š— напряженность электрического пб- . ля, Н вЂ” напряженность магнитного поля, — постоянная Холла, с — скорость света, е — элементарный заряд, к — постоянная Больцмана.

5 1500885 6

Благодаря увеличению тензочувст- рения диапазона измерений в область вительности полупроводникового образ- малых давлений, на полупроводниковую ца при воздействии на него дополни- пластину дополнительно воздействуют тельно магнитным полем величина и магнитным полем с напряженностью

5 направление которого определяются ° с k T по формуле (1), расширяется диапазон D Н = —— измерений в область малых давлений. 4 P> Рр где Ф,с

Формула изобретения

0 9г

Pf> и р К

Т х б иГ см

1 2

Уиа 2

Способ измерения одноосного давления, заключающийся в .том, что через полупроводниковую пластину с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации носителей на одной из боковых граней под углом к главной кристаллографической оси пропускают постоянный ток, прикладывают измеряемое давление к пластине -вдоль нап- 20 равления тока и регистрируют напряжение на участке прохождения: тока через пластину, по величине которого судят о давлении, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что, с целью расши-. 25

1,7-2,3; скорость света; постоянная Холла; подвижности электронов и дырок соответственно; постоянная Больцмана; температура полупроводника; элементарный заряд; диффузионная длина.электронно-дырочных,пар; напряженность электрического поля, внешняя нормаль к грани с повышенной скоростью пбверхностной рекомбинации.! 500885 д ф р ю нг

Составитель И.Сумцов

Техред И.Верее Корректор С.Шекмар

Редактор А.Долинич

Заказ 4856/36 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101