Интегральный преобразователь давления Советский патент 1989 года по МПК G01L9/04 

1 . ,

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к микроэлектронным преобразователям механических воздействий.

Целью изобретения является увеличение коэффициента преобразования,

На фиг.1 представлено топологическое размещение и ориентация р-п-р-тензотранзисторо в горизонтальной структуры на кремниевой пластине с упругим элементом в виде прямоугольной мембраны; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - тензотран- зистор.

Пары р-п-р-тензотранзисторов 1 и 2, обладающие противоположными знаками чувствительности, содержащие каждый базовую область 3 и контакт к ней 4, эмиттернуто область 5 и объединенные вместе коллекторные области

I2

6 и 7, ориентация которых определяется осью 8,-проходящей от эмиттера к коллектору, на упругом элементе в виде прямоугольной профилированной мембраны 9 плоскость которых совпадает с плоскостью (ЮО), расположены в центре и на периферии мембраны в середине ее длинной стороны .так, что оси 8, проходящие от эмиттера к коллектору, у обоих тензотранзисторов J и 2 параллельны, эта ось параллельна близлежащему краю мембраны и параллельна направлению «СПО.

Преобразователь работает следующим образом.

При воздействии на преобразователь измеряемого давления происходит .деформация.упругого элемента преобразователя, при этом в местах расположения тензотранзисторов 1 и 2

со

4

возникают механические напряжения, приводящие к деформационным изменениям ИХ-.характеристик. Форма упругого элемента, расположение и ориентация на нем тензотранзисторов выбраны таким образом, что в области обоих тензотранзисторов создается напряженное-, состояние, близкое к одноосному, для одного тензотранзистора - растя- женив, для другого - сжатие, при это сами тензотранзисторы .ориентированы относительно возниканяцих механических напряжений одинаковым образом (параллельно либо перпендикулярно..

Использование в преобразователе интегральных р-п-р-тензотранзисторов горизонтальной структуры позволяет получить высокий коэффициент преобразования .

Формула изобретения

Интегральный преобразователь давления, содержащий кремниевую пластиQ5

С

5

ну с плоскостью ориентации. (100) с профилированной в ней прямоугольной мембраной, содержащей два жестких выступа, расположенных симметрично по обе стороны от продольной оси мембраны и симметрично расположенных на ее поперечной оси, и сформированные на мембране тензочувствительные элементы, один из которых.расположен в центре между выступами, а другой между выстзшом и краем мембраны . симметрично на ее поперечной оси, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразования, в нем тензочувстви- тельные элементы выполнены в виде jp-n-p-тензотранзисторов, противоположных знаков тензочувствительности, |оси которых, ..проходящие от эмиттера к коллектору, совпадают с кристаллографическим направлением :ПО, причем оси обоих тензотранзисторов параллельны между собой и перпендикулярны поперечной оси мембраны.

Интегральный преобразователь давления предназначен для измерения давлений посредством преобразования деформации мембраны в электрический сигнал с повышенным коэффициентом преобразования. Форма мембраны, расположение и ориентация на ней тензотранзисторов выбраны таким образом, что в области обоих тензотранзисторов создается напряженное состояние, близкое к одноосному, для одного тензотранзистора - растяжение, для другого - сжатие. Оси тензотранзисторов противоположных знаков тензочувствительности, проходящие от эмиттера к коллектору, совпадают с кристаллографическим направлением *98110*98, причем оси тензотранзисторов параллельны между собой и перпендикулярны поперечной оси мембраны. 3 ил.

г

i

т

(100)

2П Jin

а-114 ио

1д

А-А

Фи.г.1

Фаг. 2

..x-ESi a

4

А-А

3