Интегральный тензопреобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измери тельной технике, а именно к тензометрическим преобразователям, изготавливаемым методами микроэлектронной технологии, и может быть использовано в датчиках давления, силы, перемещения, линейного ускоре-ния и других подобных устройствах в качестве унифицированного преобразователя деформации мембраны в электрический сигнал. Известен интегральный тензопреобразователь, содержащий мембрану из сапфира, мост из полупроводниковых тензореэисторов и соединенных с ними последовательно подгоночных резисторов и токовыводы, соединенные с вершинами моста С1. Однако данный тензопреобраэователь не обеспечивает высокой точности измерения механических параметров воздействующих на мембрану, так как наличие подгоночных резисторов, не воспринимающих деформацию мембраны, приводит к нелинейности выходного сигнала моста в Ч)ункции от вход ноге механического параметра. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является интегральный тенэопреобразователь, содержащий мембрану из кремния одного типа проводимости, мост из тензорезисторов, вырааденных на мембране и имеющих про водимость противоположного типа, дополнительные резисторы, включенные а плечи моста последовательно с тензррезйсторами и используек&зе для под гонки его чувствительности и начального уровня сигнала, и токовыводы, соединенные с весадинами моста С2, Однако и этот тенэопреобразователь имеет нелинейность градуировочной характеристики, связанную с НсШичием в плечах моста дополнительных резисторов, что снижает точность измерения механических параметров таким устройством. Цель изобретения - повышение точности измерений. поставленная цель достигается тем, что интегральный тензопреобразо затель, содержсодий мембрану из кремния одного типа проводимости, мост из .тенэорезисторов, выращенных на мембране и имеющих проводимость противоположнрго типа, и токовыводы, со единенные с вершинами моста, снабжен изоляционн&м слоем, нанесенным поверх одного из тензорезисторов, металлической пластиной, закрепленной на изоляционном слое, и дополнительным токовыводом, соединенным с пластиной. На фиг. 1 представлен интегральный тензопреобразователь, общий вид/ на фиг. 2 - то же, разрез в плоскости, перпендикулярной плоскости мембраны. Интегральный тензопреобразователь содержит мембрану 1, изготовленную из монокристалла кремния одного типа проводимости, мост из тензорезисторов 2-5, выращенных на мембране 1 и имеющих проводимость противоположного типа, токовыводы 6-9, соединенные с вершинами моста, образованными токопроводящими участками 10-13 мембраны 1, изоляционный слой 14, нанесенный поверх одного из тензорезисторов, например тензорезистора 5, металлическую пластину 15 и токовывод 16, соединенный с пластиной 15. Интегральный тензопреобразователь работает следующим образом. Перед измерением преобразователь соединяют с источниками питания (не пЬказаны). Один источник постоянного напряжения соединяют с диагональю питания моста, например с токовыводами 6 и 8, другой,регулируемый источник постоянного напряжения, соединяют соответственно с токовыводом 6, соединенным с тензорезистог ром 5 и с токовыводом 16, соединенным с пластиной 15. Величину и знак напряжения второго источника питания подбирают таким образом, чтобы компенсировать имеющийся технологический разбгшаис моста. При подаче напряжений на пластину 15 имеет место изменение поверхностной проводимости тензорезистора 5 подобно тому, как это имеет место в МДП транзисторах со встроенным каналом при реализации полевого эффекта. После балансировки схемы проводят измерение. Точность такого измерения достаточно высокая вследствие того, что нелинейность мостовой схемы существенно уменьшена. Использование предлагаемого интегрального тензопреобразователя позволяет повысить точность датчиков механических параметров, в которые встроены такие тензопреобразо|ватели. Наличие дополнительного токовывода в тензопреобразователе позволяет за счет усложнения схемы вторичной электронной аппаратуры реализовать компенсадйю различных погрешностей датчика, вызванных воздействием влияквдих факторов.

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ТЕНЗОПРЕОБРА- , ЗОВАТЕЛЬ, содержащий мембрану из кремния одного типа проводимости. мост из тензорезистрров, выращенных на мебране и имеющих проводимость противоположного типа, и токовыводы, соединенные с вершинами моста, о., тличающийся тем, что, с целью повышения его точности, он снабжен изоляционным слоем, нанесенным поверх одного из тензорезисторов, металлической пластиной, закрепленной на изоляционном слое, и дополнительным токовыводом, соединенным с пластиной. (Л ел ю 00 4 00