Преобразователь давления Советский патент 1988 года по МПК G01L9/04 

4:

о

4

оо ел

ND

Изобретенне отиоснтся к измерительной технике и позволяет рас1ннрнть частотный диапазон нреобразовання давления нутем новьпнения резонансной частоты соп- стве1П1ы.х .ме.чаинческнх колебаний унругого э, 1емента. В монокристаллнческоГ кремниевой н.тастнне - основании I сформирована тонкая мембрана 2 с жесткнми выступами 3, в которых зынолнены выемки 4 в виде усе- ченно иирамиды. Г.чубииа выемки взаимосвязана с толщнноГ н.кк тины и мембран) 2. Дав. исследуемой среды выз)вает де- форма 1 1Ю участков мембра Ы, руемую расноложенными а ней те 3ореЗИСТОра.МИ, ,1.МИ свой lO..1 в .Ui- от ВеЛИЧ 1НЫ воздействия. 5 I..

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона преобразования давления путем повышения резонансной частоты собственных механических колебаний упругого элемента.

На фиг. 1 представлен кристалл датчика, сформированный при помош,и одностороннего профилирования кремниевой подложки ориентации (100), вид со стороны травления; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - кристалл, изометрия; на фиг. 4 - то же, с выемками, изготовленными с пла- нарной стороны; на фиг. 5 - то же, с несколькими выемками.

Кристалл изготовлен в виде толстого основания 1, в котором сформирована тонкая мембрана 2, на которой расположены жесткие выступы 3. В едином технологическом цикле с формированием тонкой мембраны 2 в жестких выступах 3 изготовлены выемки 4 в виде усеченной пирамиды, грани которой соответствуют кристаллографическим плоскостями 111. Между выступами 3 и между основание.м 1 и выступами 3 с планарной стороны кристалла расположены тензоре- зисторы 5, изготовленные с помощью диффузии или ионного легирования подложки.

Кристалл (фиг. 4) изготовлен с выемка- .ми в жестких выступах, выполненными с планарной стороны. Поскольку жесткие выступы на мембране с наружной стороны также огранены плоскостями 111, то та/4-Д

Фиг. 2

кая конструкция по сравнению с указанной обеспечивает лучшие инерционные и частотные свойства упругого элемента.

В кристалле упругого элемента в жестких выступах 3 выполнено несколько выемок 4 (фиг. 5). При наличии воздействия давления измеряемой среды на кристалл упругого элемента происходит деформация тонких гибких участков мембраны 2, заключенных между жесткими выступами 3 и между жесткими выступами и жестким основанием 1. Преобразование деформации изгиба в выходной электрический сигнал происходит с помощью расположенных на планарной стороне кристалла тензорезисторов 5, меняющих в зависимости от величины внешнего механического воздействия свой номинал.

Формула изобретения

Преобразователь давления, содержащий сформированную в монокристаллической кремниевой пластине мембрану с жесткими выступами и тензорезисторы, расположенные на мембране, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона преобразования, в каждом жестком выступе мембраны выполнена по крайней мере одна выемка, глубина Н которой удовлетворяет соотношению

Н В - h,

где В - толщина пластины; h - толщина мембраны.

Фиг.З

0wa

Фиг. 5