Интегральный преобразователь давления Советский патент 1988 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к измеритель ной технике, в частности к интегральным тензопреобразователям, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления. Известны интегральные преобразователи давления, содержащие квадратную мембрану из монокристалллического кремния и тензорезисторы, расположенные на ней. Основными недостатками преобразователей являются низкая чувствительность, а также невозможность уменьшения геометрических размеров мембраны при сохранении чувствительности и без ухудшения метрологических или эксплуатационных характеристик преобразователя. , Наиболее близким к предлагаемому ,по технической сущности является интегрйльньш преобразователь давления , содержаш;ий квадратную мембрану из монокристаллического кремния р-типа проводимости. Плоскость мембраны совпадает с кристаллографической плос костью (001), а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных кристаллографических направлений 011. На мембране методом диффузии сформированы четыре тензорезистора р-типа, объединенные в мостовую схему. Основным недостатком этого преобразователя является низкое значение чувствительности. Это объясняется практической невозможностью увеличения выходного сигнала за счет повьше,ния напряжения питания, что связано со значительным мощностным саморазогревом тензорезисторов, Целью изобретения является повышение чувствительности при сохранении допустимого уровня рессеиваемой мощности и температуры транзорезисторов Поставленная цель достигается тем что в преобразователе давления, содержащем мембрану из монокристаллического кремния, плоскость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью, а стороны мембрань ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных кристаллографических направлений, и расположенные по периферии мембраны тензорезисторы р-типа проводимости в виде резистивных полосок, параллельные двум противоположным сторонам и перпендикулярные двум другим сторонам мембраны, суммарная площадь областей мембраны расположения тензорезисторов, включая промежутки между резистивными полосками, составляет не менее 20% от площади всей мембраны, а длина каждой последующей резистивной полоски в направлении от стороны к оси симметрии мембраны и в направлении от оси симметрии мембраны к ее сторонам не превышает длину предыдущей.резистивной полоски. На фиг. 1 схематично изображен преобразователь давления; на фиг.2 фрагмент топологии тензочувствительной схемы преобразователя. Интегральный преобразователь давления представляет собой монокристалл 1 кремния, в котором изготовлена мембрана 2 квадратной формы. Плоскость мембраны совпадает с кристаллографической плоскостью (001), а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных кристаллографических направлений 01 1. Тензорезисторы р-типа проводимости расположены в периферийных областях мембраны, причем тензорезисторы- с одинаковым знаком чувствительности расположены у противоположных сторон мембраны. Тензорезисторы образованы последовательным соединением резистивных полосок 3 и 4. Объединение отдельных полосок в тензорезисторную структуру осуществлено при помощи соединительных областей 5. Контур мембраны показан пунктиром. Преобразователь работает следующим образом. Давление, действующее на мембрану, вызывает изменение сопротивления транзисторов, расположенных на ней, что фиксируется измерительной схемой. Таким образом, использование предлагаемого преобразователя позволяет повысить чувствительность, расширить диапазон рабочих температур и уменьшить геометрические размеры мембраны и всего преобразователя.

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий квадратную мембрану из монокристаллического кремния, плоскость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью, а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных направлений, и расположенные по периферии мембраны тензорезисторы р-типа проводимости в Виде резистивных полосок, параллельные двум противоположным сторо- , нам и перпендикулярные двум другим сторонам мембраны, отличающийся тем, что, с целью повыше-ния -чувствительности при сохранении допустимого уровня рассеиваемой мощности и температуры саморазогрева тензорезисторов, суммарная площадь областей мембраны расположения тензорезисторов, включая промежутки между резистивными полосками, составляет не менее 20% от площади всей мембраны, а длина каждой последующей с 9 резистивной полоски в направлении (Л от стороны к оси симметрии мембраны и в направлении от оси симметрии к ее сторонам.не превышает длину предыдущей резистивной полоски. ел о со О5