Способ измерения одноосного давления Советский патент 1989 года по МПК G01L9/04 

3-15

Изобретение относится к приборе- строению и может быть использовано для измерения одноосного давления.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений в область малых давлений.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее описываемый способ; на фиг. 2 - зависимости сопротивления полупроводниковой пластины от давления при наличии оптимального магнитного поля (кривая 1) и в отсутствии его (кривая 2), на фиг. 3 - зависимости сопротивления полупроводниковой пластины с биполярной проводимостью от давления в различных магнитных полях (кривые 1-5, соответственно, для индукций магнит

Через полупроводниковую пластину 1 пропускают стабилизированньй ток от источника 9. Измеряемое давление действует в направлении электрического тока в пластине 1. Благодаря тензоконцентрационному эффекту носители тока отклоняются к боковой грани 4 и рекомбинируют, что приводит к возрастанию сопротивления пласти- ньт 1 и повышению напряженности элект 15 рического поля вдоль линий тока. При этом увеличивается скорость движения носителей тока (электронов и дырок) в полупроводнике и пропорциональная ей сила взаимодействия кажного поля О, 0,1, 0,2, 0,3 и 0,4 ТлУ, 20 дого элементарного заряда с магнит- Устройство (фиг. 1) содержит тен- ным полем (магнитная часть силы Ло0

Способ измерения одноосного давления осуществляется следующим образом.

Через полупроводниковую пластину 1 пропускают стабилизированньй ток от источника 9. Измеряемое давление действует в направлении электрического тока в пластине 1. Благодаря тензоконцентрационному эффекту носители тока отклоняются к боковой грани 4 и рекомбинируют, что приводит к возрастанию сопротивления пласти- ньт 1 и повышению напряженности элект- 5 рического поля вдоль линий тока. При этом увеличивается скорость движения носителей тока (электронов и дырок) в полупроводнике и пропорциональная ей сила взаимодействия каж0 дого элементарного заряда с магнит- ным полем (магнитная часть силы Ло

Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить диапазон измерений в область малых давлений. Способ реализуется устройством, содержащим полупроводниковую пластину 1 с контактами 2, 3 на торцах с большой скоростью поверхностной рекомбинации на одной из боковых граней 4. Контакты 5, 6 используются для съема сигнала. Устройство также содержит патрон-держатель 7, приспособление 8, источник тока 9, измеритель напряжения 10 и источник магнитного поля 11. Благодаря тензоконцентрационному эффекту носители тока отклоняются к боковой грани 4 и рекомбинируют. Под действием магнитного поля происходит дополнительное увеличение тензочувствительности в несколько раз. 3 ил.

зодатчик, вьшолненный из полупроводниковой пластины 1 с биполярной проводимостью с омическими контактами 2,3 на торцах, с большой скоростью поверхностной рекомбинации на одной боковой грани 4. Контакты 5,6 на бо ковой грани пластины 1 использ тотся для съема сигнала. Устройство также ;содержит патрон-держатель 7, передающее давление приспособление 8, источник 9 стабилизированного постоянного тока, измеритель 10 напря- жения, источник 11 магнитного поля, Контакты 2,3 соединены с источником

9,а контакты 5,6 - с измерителем

в виде пластины размерами 11x1x1,5 м Перпендикуляр к торцам пластины образует угол 30 к главной кристаллографической оси кристалла 111 . При параметрах германия jUf, 3800

Jt|p 1800 , / 0,1 см и напряженности электрического поля 5 В/см (ток источника 9 около 1 мА) величина оптимального магнитного поля В . 0,3 Т. Направление тока выбирается таким, чтобы воздействие одноосного давления соответствовало- увеличению сопротивления пластины 1, Направление магнитного поля должно соответствовать отклонению носителей тока к грани с большой скоростью поверхностной рекомбинации (при этом сопротивление пластины 1 возрастает в магнитном поле).

5

0

5

ренца). Это приводит к дополнительному перераспределению носителей тока по сечению кристалла полупроводника и увеличению сопротивления пластины 1. Тензочувствительность за счет действия оптимального магнитного поля (см. фиг, 2) увеличивается , в несколько раз. Увеличе ние магнитного поля.сверх оптимального (см. .фиг. 3) приводит к насыщению увеличения сопротивления из-за обеднения кристалла и снижает тензочувстви- тельность.

Величина оптимального магнитного поля может быть найдена эмпирически из исследований зависимостей измене- ния сопротивления полупроводникового Кристалла от давления при различ- 0 внешних магнитных полях. При из- . вестных параметрах используемого по- лупроводникового материала.напряжен- ность оптимешьного магнитного поля определяется выражением

i, с

в

kT

0

5

ft -i:,Si ГпрТ rn

где ct, - параметр (для германия в6 2);.n - внешняя нормаль к грани с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации, jH( и JMp - подвижности электронов и дырок; диффузионная длина электронно-дырочных пар, Т - температура полупроводника, Е - напряженность электрического п6- ля, Н - напрйженность магнитного поля, ,- постоянная Холла, с - скорость света, е - элементарный заряд, к - постоянная Больцмана.

Благодаря увеличению тензочувст- вительности полупроводникового образца при воздействии на него дополнительно магнитным полем, величина и направление которого определяются по формуле (1), расширяется диапазон измерений в область малых давлений.

Формула изобретения

Способ измерения одноосного давления, заключающийся в-том, что через полупроводниковую пластину с по- вьшенной скоростью поверхностной рекомбинации носителей на одной из боковых граней под углом к главной кристаллографической оси пропускают постоянный ток, прикладывают изме- , ряемое давление к пластине вдоль нап- равления тока и регистрируют напряжение на участке прохождения тока через пластину, по величине которого судят о давлении, отличающийся тем, что, с целью расши-г

4321 2 345 Р-10 мг1см рие.2

рения диапазона измерений в область малых давлений, на полупроводниковую пластину дополнительно воздействуют магнитным полем с напряженностью

н .

де (t

с

обу г

к-

т

.Ci- с ,k Т Гц,- () eW

1,7-2,3; скорость света; постоянная Холла; подвижности электронов и дырок соответственно; постоянная Больцмана; температура полупроводника;

элементарный заряд; диффузионная длина.электронно-дырочных лар; напряженность электрического поля;

внешняя нормаль к грани с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации.

xlSo

JJ

г1 3 р /О нГ/с/

9иг. 3