Преобразователь давления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ц 539239

Союз Соеетскв

Социалистическими

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.11.75 (21) 2188039/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.76. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 22.12.76 (51) М. Кл. G 01 L 11/00

Гасударственный комитет

Совета Министрее СССР (53) УДК 531.787(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. В. Белоглазов, В. С. Папков, В. М. Стучебников и М. В. Суровиков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ДАВЛЕН ИЯ

Изобретение относится к области приборостроения, в частности, к датчикам давления.

Известны полупроводниковые преобразователи давления мембранного типа, представляющие собой мембрану, воспринимающую давление, и интегральную тензорезистивную полупроводниковую схему на мембране, которая изменяет свое сопротивление при приложении давления к мембране (1).

Точность измерения таких преобразователей определяется, в частности, закреплением мембраны в корпусе. Для повышения точности измерения были предложены мембранные преобразователи «чашечного типа».

Известен также преобразователь, содержащий полупроводниковую мембрану с расположенной на ней интегральной полупроводниковой тензорезистивной схемой и снабженную утолщением по периферии (2). На мембране, изготовленной из кремния, расположена интегральная тензочувствительная полупроводниковая схема, созданная диффузией в мембрану примесей определенного типа и представляющая собой мост Уинстона. Преобразователь имеет утолщение по периферии мембраны, которое обеспечивает ее жесткое закрепление и тем самым повышает точность измерения давления. При приложении к мембране давления она изгибается, и связанные с нею тензорезисторы деформируются так, что сопротивления смежных плеч моста изменяются в противоположных направлениях. В результате на выходе мостовой схемы появляется сигнал, пропорциональный приложенному давлению. Расположение тензорезисторов на мембране зависит от кристаллографической ориентации мембраны, но они располагаются обязательно либо в центре, либо на периферии.

10 Недостатком такого преобразователя давления является то, что в плоской мембране возникают напряжения в различных направлениях. В частности,:в круглой мембране имеются как радиальные, так и тангенциальные

15 напряжения. Поскольку изменение сопротивления тензорезистора под действием продольных и поперечных напряжений имеет разный знак, то результирующая чувствительность тензорезистора уменьшается по сравнению со

20 случаем воздействия напряжения только в одном направлении (вдоль или поперек тензорезистора).

Для повышения чувствительности предлага25 емого преобразователя давления при заданной его прочности в нем рабочая часть мембраны выполнена в виде прямоугольника с сопряженными с меньшими его сторонами полукругами, ориентированного в направле30 нии максимальной тензочувствительности, 539239

Формула изобретения

ЦНИИПИ Заказ 2758, б Изд. ¹ 1837 Тираж 1029 Подписное

Тппографпгп пр. (.апупопа, 2 причем па одной стороíc полупроводниковой мембраны в ее прямоугольной части выпол |ецы выступы в виде ребер вдоль большей стороны прямоугольника, а иптсграль ые те; зорезисторы, цапылен ца противополо кцой стороне мембраны в ее прямоугольной части, расположены вдоль сторон прямоугольника.

Ня чертеже скемятпчсски показан предлагаемый преобразователь, состоящий из мембраны 1, снабженной утолшецисм 2 по периферии. На прямоугольной части мембраны со противопо. lo l пой рясно loll ени1о тецзоризистивной скемы 3, имеются выступы

4 в виде ребер.

Преобразователь работает следующим образомм.

При приложении к мембране 1 давления P благодаря наличию ребер жесткости 4 мембрана изгибается так, что прямоугольная часть ее принимает цилиндрическую форму, т. е. напряжения в прямоугольной части мембраны направлены поперек ребер жесткости, а вдоль ни.; отсутствуют. В результате на тецзорезисторы, расположенные на мембране, воздействует только поперечное напряжение или только продольное папряи<енис.

Преобразователь давления, содержащий полупро,одц:. ковую мембрану с расположенной ця ней интегральной полупроводниковой тецзорсзпстпвпой схемой и снабженную утолгцсниеа Iio периферии, о l л и ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения чувствительности

;Ippoopàçoâàòoëÿ при задан IGA прочности, ра1О бочяя часть мемораны выполнена в виде прямоугольника с сопряженными с меньшими его сторонами полукругами, ориентированного вдоль направления максимальной чувствительности, пр,l÷ñì II3 одной стороне полупро15 водниковой мембраны в ее прямоугольной части выполнены выступы в в ис ребер вдоль большей стороны прямоугольника, а интегральные тецзорезисторы. цапылс: ые ца протпвополо>кцой с|ороне мембраны в ее пря20 моугольцой части, расположены вдоль сторон прямоугольника.

Исаочццкп информации, принятые во внимание прп экспертизе:

1. Патент СШЛ М 3582690, кл. 307 — 308, 25 1970.

2. IIàòåíò Вел кобрптянп;l Л 1248087, кл. 6 1Х, 1971 1прототип) .