Интегральный тензопреобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01B7/16 

(Ц) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

t

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к изготавливаемым по интегральной технологии полупроводниковым чувствительным элементам, и может быть использовано при создании датчиков усилий, давлений, перемещений и ускорений.

Известен интегральный тензопреобразователь, содержащий упругий элемент, выполненный из монокристаллического кремния, изоляционный слой из двуокиси кремния, нанесенный на верхнюю поверхность упругого элемента, полупроводниковые тензорезисторы и токоведущие дорожки, размещенные на изоляционном слое IJ .

Однако этот интегральный тензопреобразоеатель не обеспечивает сохранения высокой точности измерения в условиях радиационного излучения, так как нижняя и боковые поверхности упругого элемента и внешние поверхности тензорезисторов и токЬведущих дорожек не защищены изоляционным слоем, вследствие чего наблюдается интенсивный рост дефектов в этих структурах, а сам изоляционный слой из окиси кремния обладает недостаточной радиационной стойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является интегральный тензопреобразователь, содержаций уп10ругий элемент, выполненный из монокристаллического кремния, изоляционный слой из нитрида кремния, нанесенный на верхнюю и нижнюю поверхности упругого элемента, полупроводни15ковые тензорезисторы и токоведущие дорожки, размещенные на изоляционном слое 2 .

Однако известный интегральный

20 тензопреобразователь не обеспечивает высокой точности измерений в условиях радиационного излучения, так как нитрид кремния также характеризуется недостаточной радиационной стойкостью, а конструкция преобразователя не исключает интенсивного роста дефектов структуры тензорезис торов и токоведущих дорожек. Цель изобретения - повышение точ ности измерения 8 условиях радиацион ного излучения. Эта цель достигается тем, что в известном интегральном тензопреобразователе, содержащем упругий элемент выполненный из монокристаллического кремния, изоляционный слой, нанесенный на упругий элемент, полупроводниковые тензорезисторы и токоведущие дорожки, размещенные на изо ляционном слое, изоляционный слой выполнен в виде пленки окиси алюминия толщиной 0,5-,О мкм, нанесенной на всю поверхность упругого элемента и на внешние поверхности тензорезисторов и токоведущих дорожек. На чертеже представлен интегральный тензопреобразователь, общий вид Интегральный тензопреобразователь содержит упругий элемент 1, выполненный из монокристаллического кремния изоляционный слой 2, нанесенный на верхнюю поверхность упругого элемен та 1, изоляционный слой 3, нанесенный на нижнюю поверхность упругого элемента I, полупроводниковые тензор зисторы 4 (на чертеже условно показан один тензорезистор и токоведущие дорожки 5 и 6, а также изоляционный слой 7, нанесенный на внешню поверхность тензорезисторов 4 и токов дущих дорожек 5 и 6. Изоляционные слои и 7 соединяются между собой так, что они образуют герметичную оболочку толщиной 0,5-1,0 мкм и выполнены из окиси алюминия. Интегральный тензопреобразователь работает следующим образом. При воздействии измеряемого механического параметра, например давления, на упругий элемент последний де формируется; эта деформация черзз из ляционный слой 2 передается тензорезисторам 4, а изменение сопротивления тензорезиеторов приводит к появлению на выходе схемы (на чертеже мостовая схема не показана) соответ8254ствующего сигнала. При длительном воздействии радиационного излучения происходит накопление дефектов в структуре полупроводниковых и окисных пленок, однако, вследствие повышенной радиационной стойкости окиси алюминия и наличия герметичного изоляционного слоя на поверхностях упругого элемента 1, тензорезисторов и токоведущих дорожек 5 и 6 накопление дефектов в них идет медленно, что обеспечивает сохранность градуировочной характеристики интегрального тензопреобразователя в течение установленного срока эксплуатации датчика, а следовательно, и повышение точности измерений. Использование описанного интегрального тензопреобразователя позволяет строить более точные датчики давления, усилия , перемещения и ускорения, чем существующие, предназначенные для работы в условиях радиаТак, для доционного излучения. зы облучения 10 рад относительное изменение выходного сигнала , в то время как у известного ,%. Формула изобретения Интегральный тензопреобразователь, содержащий упругий элемент,выполненный из монокристаллического кремния, изоляционный слой, нанесенный на упругий элемент, полупроводнико- вые тензорезисторы и токоведущие дорожки, размещенные на изоляционном слое, отличающийся тем что, с целью повышения точности измерения в условиях радиационного излучения , изоляционный слой выполнен в виде пленки окиси алюминия толщиной 0, мкм .нанесенной на всю поверхность упругого элемента и на внешние поверхности тензорезисторов и токоведущих дорожек. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США ff 38002б4, кл. 338-2, 1974. 2.Патент США № 3858150,кл.338-2, 197 (прототип).