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

r/;oj

5

LJW

Ю

СП

4 90 1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интегральным тензопреобразователям, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления.

Цель изобретения - повышение точности измерения давления при воздействии нестационарной температуры,, по- вышение чувствительности и технологичности.

На фиг.1 схематично изображен интегральный преобразователь давления; на фиг.2 - узел I на фиг.1.

Интегральный преобразователь давления представляет собой монокристалл кремния, в котором способом анизотропного травления выполнена квадратная мембрана 1 за одно целое с опорным ос нованием 2. Плоскость мембраны совпадает с основной кристаллографической плоскостью (00), а со стороны мембраны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных направлений 110 и TlO). Тензорезисторы R - R р-типа Проводимости сформированы диффузией бора и расположены в периферийных областях мембраны, причем тензорезис- торы с одинаковым знаком чувствитель- ности расположены у противоположных сторон мембраны. Например, тензорезис торы R и R3 увеличивают сопротивление, а R2 и R уменьшают сопротивление с увеличением давления.Для соедине- НИН тензорезисторов в замкнутую мостовую схему используются высоколегированные соединительные области 3. I

Контактные площадки 4 выполнены из алюминия и с помощью гибких выводов соединены с источником напряжения и регистратором (не показаны). Терморезистор 5 выполнен в виде соединенных между собой полосок 6 и 7, расположенных в одном из углов квадратной мембраны для того, чтобы иметь полностью замкнутый мост с однослойным расположением соединительных областей. Чтобы терморезистор не чувст- вовал измеряемого давления, он расположен симметрично направлениям минимальной тензочувствительности 00 или {010), а длина полосок L и L и ширина полосок Ь и Ь выбраны одина- ковыми,

Резистивные полоски расположень перпендикулярно прилегающим сторонам мембраны для облегчения разработки и

изготовления фотошаблонов. Кроме того, резистивные полоски расположены на мембране до пересечения с границей 8 раздела мембраны и опорного основания для идентификации тепловых условий терморезистора и тензорезис- тора, а также для расположения контактных площадок на опорном основании, так как в случае расположения контактных площадок на мембране она может повредиться при разводке выводных проводников. Вследствие симметричности характеристик мембраны тен- зорезистор может быть расположен в любом из углов мембраны.

Интегральный преобразователь давления работает следуюпшм образом.

Измеряемое давление воздействует на мембрану со стороны, противоположной планарной. В мембране возникают напряжения и деформации. Тензорезисторы воспринимают деформации, и и сопротивление изменяется пропорционально измеряемому давлению. Причем, так как сопротивления тензорезисторов R, и R увеличиваются, а тензорезисторов R. и R уменьшаются с увеличением давления и тензорезисторы соединены в мостовую схему, на выходе схемы формируется выходной сигнал пропорциональный сумме изменений со- противлеьшй отдельных тензорезисторов. При изменении температуры окру- I

жающей среды терморезистор также изменяет свое сопротивление. Включением терморезистора параллельно выходной диагонали моста можно добиться компенсации изменения выходного сигнала от температуры. Для большей точности компенсации изменения выходного сигнала могут быть использованы дополнительные подстраиваемые резисторы, включенные параллельно и последовательно терморезистору (не показаны) .

Изобретение обеспечивает повьшени технологичности за счет упрощения изготовления фотооригиналов и расчета топологии.

Конструкция преобразователя позволяет изготавхшвать полностью замкнутые мостовые структуры с однослойным расположением межэлементных соединений. Пpeи fyщecтвoм конструкции является также повышение точности при воздействии нестационарной температуры измеряемой среды за счет того, что терморезистор находится в

аналогичных температурных условиях с тензорезисторами.

Формула изобретения

Интегральный преобразователь давления, содержащий квадратную мембрану из монокристаллического кремния п-типа проводимости, выполненную за одно целое с опорным основанием, пло- скость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью 00IX а со стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных направлений 110), расположенные в периферийных областях мембраны в середине ее сто25487 рон ти,

ю 15тензорезисторы р-типа проводимос- соединенные в мостовую схему, и терморезистор, расположенный на мембране, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения давления при воздействии нестационарной температуры, повышения чувствительности и технологичности, в нем терморезистор выполнен в виде соединенных между собой двух одинаковых полосок и расположен в одном из углов мембраны, причем каждая пол ос- ка расположена перпендикулярно к прилегающим сторонам мембраны и выполнена длиной до края мембраны.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к интегральным тензопреобразователям,предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления. Целью изобретения является повышение точности измерения давления при воздействии нестационарной температуры, повышение чувствительности и технологичности. При воздействии измеряемого давления на квадратную мембрану 1 в ней возникают деформации, которые преоб) разуются тензорезисторами, соединенными в мостовую схему, в электрический сигнал. При воздействии нестационарной температуры за счет того, что терморезистор 5 выполнен в виде соединенных между собой одинаковых полосок, расположенных в одном из углов мембраны перпендикулярно прилегакщим сторонам, происходит компенсация изменения выходного сигнала, от температуры. 2 ил.

м