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

f

OS

ч1

Од со

00

1

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова при конструировании и производстве миниатюрных полупроводниковых совмещенных датчиков давления и температры для систем управления и регулирования .

Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и расширение функциональных возможностей при воздействии нестационарной температур

На чертеже схематично изображен предлагаемый интегральный преобразователь .

Полупроводниковый упругий элемен 1 из монокристаллического кремния содержит в своем теле и на поверхности сформированную методами диффузионной и планарно-пленочной технологии тензосхему, состоящую из диффузионных или ионнолегированных тензорезисторов 2, высоколегированных соединительных дорожек 3 и контактных площадок 4, На внешней воспринимающей измерительную среду поверхности упругого элемента сформированы термочувствительный элемен 5, соединенный с тензосхемой легированными перемычками 6, проходящими через всю толщину упругого элемента Тензосхема и термочувствительный элемент соединены с внешней схемой посредством вьшодных проводников 7 Упругий элемент жестко заделан в держатель 8. На той же поверхности нанесены пленка изолятора 9 и пленоный отражающий экран 10 с отверстие 11, открьшающим термочувствительный элемент.

Преобразователь работает следующим образом.

При воздействии на упругий эле

мент 1 измеряемого давления Pj он деформируется, деформаций передается тензорезисторам 2, которые изменяют свое сопротивление. Термоэлемент 5 расположен под углом 45° к кристал- лографическго осям ПО, в соответствии с чем продольный и поперечный пьезорезисторные эффекты в нем уравновешиваются и его сопротивление не изменяется от деформации.

Воздействие измеряемой температуры t воспринимается в первую очередь термоэлементом 5, находящимся в зоне отверстия 11 экрана 10, который

ВНИИПИ Заказ 5883/41

изменяет свое сопротивление пропорционально температуре. Информация о температуре и измеряемом давлении в виде изменения сопротивления термо- и тензорезисторов преобразуется в тензосхеме в потенциальные или токовые сигналы и через соединительные дорожки 3, контактные площадки 4 и . выводные проводники подается в уси- лительно-преобразую1 (то аппаратуру. Экран 10, расположенный на пути лучистого или иного теплового потока, частично отражает его, частично равномерно рассеивает, вызывая одинаковое небольшое изменение сопротивления тензорезисторов, объединенных в мостовую схему, которая не реагирует на такое изменение.

Благодаря размещению термоэлемента на поверхности, контактирующей с измеряемой средой, появляется возможность измерения процессов, сопровождающихся вспьшгкой и потоком ионизирующего облучения, а также появляется возможность регистрации и измерения нестационарных тепловых процессов.

30 Формула изобретения

Интегральньй преобразователь давления и температуры, содержащий полупроводниковый упругий элемент в виде мембраны, расположенную на ней со стороны, противоположной воздействию измерительной среды, тензочув- ствительную схему в виде тензорезисторов, соединенных в мостовую схему легированными перемычками, и термо- чувствительньш элемент, соединенный последними с тензочувствительной схемой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения функциональных возможностей при воздействии нестационарной температуры, в нем термочувствительный элемент размещен на стороне мембраны, воспринимающ,ей воздейс;твие измеряемой среды, перемычки, соединяющие его с тензочувствительной схемой, расположены в теле мембраны, при этом сторона мембраны с термочувствительным элементом покрыта отражающей пленкой, а в ней над термочувствительным элементом выполнено отверстие.

раж 847 Подписное

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для систем управления и регулирования. Целью изобретения является повышение точности, быстродействия и расширение функциональных возможностей при воздействии нестационарной температуры. Благодаря размещению термоэлемента 5 на поверхности упругого элемента 1, контакти - рующей с измеряемой средой, а тен- зорезисторов 2 на противоположной его стороне, появляется возможность измерения процессов, сопровождающихся вспышкой, а также появляется возможность регистрации и измерения нестационарных тепловых процессов. Увеличению точности измерения способствует также применение отражающей . пленки 10, экранирующей тензосхему от воздействия излучения и теплового потока. 1 ил. I f10 (Л