Полупроводниковый датчик

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к полупроводниковым датчикам давления, и позволяет повысить точность и технологичность изготовления датчиков. Для этого наряду с использованием измерительного и компенсационного мостов 5 и 7 с тензорезисторами 4 и 6, идентичных друг другу и расположенных на полупроводниковой пластине 1 соответственно в зоне мембраны 3 и вне этой зоны, в датчике применены балансировочные резисторы 8 и 9, включенные в идентичные плечи измерительного и компенсационного мостов 5 и 7, измерительные диагонали которых подключены к входам 10 и 11 дифференциального усилителя 12, установленного на плистине 1. Работа датчика основана на измерении сопротивления тензорезисторов при изменении давления. Датчик обеспечивает линейность выходного сигнала в широком диапазоне рабочих температур. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 1 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7 бб 77

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГННТ СССР (21) 4499218/25-10 (22) 27.10,88 (46) 30.08.90. Бюл. № 32 (71) Кооператив «Диск» (72) В. Д. Кравченко, Э. Л. Егиазарян и

Г. Э. Егиазарян (53) 531.787 (088.8) (56) Заявка ФРГ № 3207833, кл. G 01 1. 9/06, 1983. (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к полупроводниковым датчикам давления, и позволяет повысить точность и технологичность изготовления датчиков. Для этого наряду с использованием измерительного и компенсацион,SU„„ 1589088 А 1

2 ного мостов 5 и 7 с тензорезисторами 4 и 6, идентичных друг другу и расположенных на полупроводниковой пластине 1 соответственно в зоне мембраны 3 и вне этой зоны, в датчике применены балансировочные резисторы 8 и 9, включенные в идентичные плечи измерительного и компенсационного мостов 5 и 7, измерительные диагонали которых подключены к входам 10 и 11 дифференциального усилителя 12, установленного на пластине 1. Работа датчика основана на измерении сопротивления тензорезисторов при изменении давления. Датчик обеспечивает линейность выходного сигнала в широком диапазоне рабочих темпера тур. 2 ил.

1589088

Формула изобретения

Составитель Л. Петров

Техред А. Кравчук Корректор А. Осауленко

Тираж 468 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Г!роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в первичных преобразователях давления усилия, перемещения в электрический сигнал для систем автоматического управления, в информационных, контрольных и других приборах и системах.

Целью изобретения является упрощение схемы и повышение технологичности изгоТовления датчика.

На фиг.! изображена принципиальная

Конструкция датчика давления, разрез; фиг.2 — структурная схема датчика на пластине, вид в плане.

Полупроводниковый датчик давления содержит пластину 1 из полупроводникового материала (например, монокристалла кремния), которая жестко закреплена на

Основании 2, и имеет мембрану 3. В зоне мембраны 3 расположены тензорезисторы 4 измерительного моста 5, а вне зоны мембраны 3 тензорезисторы 6 компенсационного моста 7, конструктивно идентичные тензорезисторам 4. Номиналы сопротивлений тензорезисторов 4 и 6 равны. Балансировочные резисторы 8 и 9 выполнены из материала пластины 1, размещены вне зоны мембраны 3 и включены в идентичные плечи измерительного 5 и компенсационного 7 мостов, измерительные диагонали которых подключены к входами 10 и 11 дифференциального усилителя 12, расположенного на

Пластине 1 вне зоны мембраны 3.

Датчик работает следуюш,им образом.

При подаче давления P в области мембраны 3 изменяются электрические сопротивления тензорезисторов 4 предварительно сбалансированного моста 5, которые в виде электрических сигналов (тока) !поступают на входы 10 и 11 усилителя 12. Балансировка мостов 5 и 7 производится с помощью балансировочных резисторов 8 и 9 при начальных (нулевых) условиях по давлению и температуре. Балансировка осуществляется как для каждого моста раздельно, так и для влюченных в схему сбалансирован8 ч,7 ных мостов. На входе 10 и 1 усилителя 12 сигналы с балансированных мостов 5 и 7 вычитаются, поэтому постоянные составляющие сигналов при идентичности входных сопротивлений и коэффициентов усиления усилителя 12 по входам не входят в результирующий выходной сигнал 1" . Усилитель 12 находится в тех же условиях по температуре, что и тензорезисторы 4 и 6, и других постоянно действующих факторах, его коэффициенты усиления по обоим входам, а также входные сопротивления на дифференциальных входах изменяются приблизительно по одинаковому закону, а следовательно, имеют одинаковую величину и не вхо-!

5 дят в результирующий выходной сигнал датчика Е . Этим обеспечивается линейность выходного сигнала в широком диапазоне рабочих температур и других постоянно действующих факторах. При этом упрощается схема обработки сигналов датчика и достигается высокая технологичность его выполнения.

26 Полупроводниковый датчик, содержащий корпус с закрепленной на нем полупроводниковой пластиной, в которой выполнена мембрана, на поверхности которой сформированы первые резисторы, соединенные в измерительный мост, а также содержаЗО щий тензорезисторы, идентичные первым, соединенные в компенсационный мост, закрепленные на полупроводниковой пластине вне мембраны, и дифференциальный усилитель, связанный по входу с измерительными диагоналями мостов, отличающийся

З - тем, что, с целью повышения точности и технологичности, в него введены два балансировочных резистора, которые сформированы из материала полупроводниковой пластины и расположены на пластине вне зоны

40 мембраны, при этом каждый балансировочный резистор включен в идентичное плечо измерительного и компенсационного мостов.