Полупроводниковый тензопреобразователь Советский патент 1989 года по МПК G01L9/04 

верхности которой сформирована кремниевая тензосхема 4 и со штуцером 5 для подачи давления, тензорезисторы имеют отношение ширины к толщине не

менее 40, а слой кремния, из которого изготовлены тензорезисторы, легирован бором с концентрацией дырок (0,5-1,8)- . 2 ил.

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точ-с ность преобразования давления в электрический сигнал в криогенном диапазоне температур за счет снижения температурной погрешности чувствительности. Для этого в полупроводниковом тензопреобразователе, состоящем из корпуса 1 с металлической упругой мембраной 2 с прикрепленной к ней сапфировой подложкой 3, на по4 СС (Л 4;: ел сд Од

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления криогенных жирдостей и газов.

Цель изобретения - повьш1ение точности преобразования давления в электрический сигнал в криогенном диапазоне температур за счет снижения температурной погрешности чувствительности.

На фиг.1 изображен полупроводни- ковьш тензопреобразователь давления; на фиг.2 - температурная зависимость чувствительности полупроводникового тензопреобразователя давления.

Полупроводниковый тензопреобразователь давления состоит из корпуса 1 с металлической упругой мембраной 2, выполненной заодно с корпусом, и прикрепленной к ней (например, пай кой) сапфировой подложки 3 со сформированной на ее поверхности кремниевой тензосхемой 4, подключенной к генератору напряжения (не показан), Корпус 1 сваркой соединен со штуцером 5, который служит для подачи давления. Металлическая мембрана выполнена из титанового сплава ВТ-Э, а слой кремния, из которого изготовлены тензорезисторы, легирован бором до концентрации дырок, равной р 7, см . Тензорезисторы имеют отношение ширины к толщине, равное 50.

Полупроводниковый тензопреобразователь давления работает следуизщим образом.

При подаче давления Р двухслойный упругий элемент изгибается, деформируя кремниевые тензорезисторы (кремт евую тензосхему) 4. Под действием деформации тензорезисторы изменяют свое сопротивление, в результате чего на выходной диагонали моста появляется сигнал, пропорциональ И

ный давлению Р. При изменении температуры в интервале от 2 °К до происходит уменьшение жесткости упругого элемента, что при заданной величине давления приводит к увеличению, деформации тензорезисторов. Одновременно происходит соответствующее уменьи1ецие коэффициента чувствительности, в результате чего величина выходного сигнала тензопреобразователя оказьшается не зависящей от температуры.

На фиг.2 показана температурная зависимость относительного изменекия чувствительности тензопреоб- разователя давления, изображенного на фиг.1, при питании тензосхемы от генератора постоянного напряжения (кривая 6). Кроме того, на

фиг.2 показаны температурные зависимости относительного изменения чувствительности такого же тензопреобразователя давления в случаях, когда тензореэисторы вьтолнены из слоя

кремния с р 7, , но имеют отношение ширины к толщине, равное 20 (кривая 7), и когда тензорезистог ры имеют отношение ширины к толщине, ; равное 50, при концентрации дырок в

слое кремния, равной р 2,4 (кривая 8).

В диапазоне криогенных температур от 2 К до 100°К относительное изменение чувствительности предлагаемого тензопреобразователя примерно в 15 раз меньше, чем для тензо- преобразователя-прототипа.

Благодаря повьш1ению точности пре- .образования давления в электрический

сигнал за счет снижения температур-i ной погрешности чувствительности, достигается экономический эффект в результате исключения схемы температурной компенсации с индивидуальной настройкой.

SO фиг.1

7ОО т, к