Полупроводниковый датчик Советский патент 1990 года по МПК G01L9/04 

1

(21)4499218/25-10

(22)27.10.88

(46) 30.08.90. Бюл. № 32

(71)Кооператив «Диск

(72)В. Д. Кравченко, Э. Л. Егиазарян и Г. Э. Егиазарян

(53)531.787 (088.8)

(56)Заявка ФРГ № 3207833, кл. G 01 L 9/06, 1983.

(54)ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК

(57)Изобретение относится к измерительной технике, в частности к полупроводниковым датчикам давления,и позволяет повысить точность и технологичность изготовления датчиков. Для этого наряду с использованием измерительного к компенсационного мостов 5 и 7 с тензорезисторами 4 и 6, идентичных друг другу и расположенных на полупроводниковой пластине 1 соответственно в зоне мембраны 3 и вне этой зоны, в датчике применены балансировочные резисторы 8 и 9, включенные в идентичные плечи измерительного и компенсационного мостов 5 и 7, измерительные диагонали которых подключены к входам 10 и II дифференциального усилителя 12, установленного на пластине 1. Работа датчика основана на измерении сопротивления тензоре- зисторов при изменении давления. Датчик обеспечивает линейность выходного сигнала в широком диапазоне рабочих темпера- тур. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к полупроводниковым датчикам давления, и позволяет повысить точность и технологичность изготовления датчиков. Для этого наряду с использованием измерительного и компенсационного мостов 5 и 7 с тензорезисторами 4 и 6, идентичных друг другу и расположенных на полупроводниковой пластине 1 соответственно в зоне мембраны 3 и вне этой зоны, в датчике применены балансировочные резисторы 8 и 9, включенные в идентичные плечи измерительного и компенсационного мостов 5 и 7, измерительные диагонали которых подключены к входам 10 и 11 дифференциального усилителя 12, установленного на плистине 1. Работа датчика основана на измерении сопротивления тензорезисторов при изменении давления. Датчик обеспечивает линейность выходного сигнала в широком диапазоне рабочих температур. 2 ил.

7 6 6 11 .

Фиг. 2

(Л

О

QO О 00 00

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в первичных преобразователях давления усилия, перемещения в электрический сигнал для систем автоматического управления, в информационных, контрольных и других приборах и системах.

Целью изобретения является упрощение схемы и повышение технологичности изго- овления датчика.

На фиг.1 изображена принципиальная | онструкция датчика давления, разрез; фиг.2 - структурная схема датчика на плас- Тине, вид в плане.

Полупроводниковый датчик давления содержит пластину 1 из полупроводникового материала (например, монокристалла кремния), которая жестко закреплена на Основании 2, и имеет мембрану 3. В зоне Мембраны 3 расположены тензорезисторы 4 измерительного моста 5, а вне зоны мембраны 3 тензорезисторы 6 компенсационного моста 7, конструктивно идентичные тен- зорезисторам 4. Номиналы сопротивлений Тензорезисторов 4 и 6 равны. Балансировочные резисторы 8 и 9 выполнены из ма- Териала пластины 1, размещены вне зоны мембраны 3 и включены в идентичные плечи измерительного 5 и компенсационного 7 i ocTOB, измерительные диагонали которых Лодключены к входами 10 и 11 дифференци- йльного усилителя 12, расположенного на Пластине 1 вне зоны мембраны 3. ; Датчик работает следующим образом. : При подаче давления Р в области мембраны 3 изменяются электрические сопротив- 4ения Тензорезисторов 4 предварительно сбалансированного моста 5, которые в ви- Де электрических сигналов (тока) гюступа- ют на входы 10 и 11 усилителя 12. Балансировка мостов 5 и 7 производится с помощью балансировочных резисторов 8 и 9 при начальных (нулевых) условиях по давлению и температуре. Балансировка осуществляется как для каждого моста раздельно, так и для влюченных в схему сбалансирован5 4- J

ных мостов. На входе 10 и 11 усилителя 12 сигналы с балансированных мостов 5 и 7 вычитаются, поэтому постоянные составляющие сигналов при идентичности входных со- противлении и коэффициентов усиления усилителя 12 по входам не входят в результирующий выходной сигнал R.. Усилитель 12 находится в тех же условиях по температуре, что и тензорезисторы 4 и б, и других

постоянно действующих факторах, его коэффициенты усиления по обоим входам, а также входные сопротивления на дифференциальных входах изменяются приблизительно по одинаковому закону, а следовательно, имеют одинаковую величину и не входят в результирующий выходной сигнал датчика Е.. Этим обеспечивается линейность выходного сигнала в щироком диапазоне рабочих температур и других постоянно действующих факторах. При этом упрощается

схема обработки сигналов датчика и достигается высокая технологичность его выполнения.

Формула изобретения

Полупроводниковый датчик, содержащий корпус с закрепленной на нем полупроводниковой пластиной, в которой выполнена мембрана, на поверхности которой сформированы первые резисторы, соединенные в измерительный мост, а также содержащий тензорезисторы, идентичные первым, соединенные в компенсационный мост, закрепленные на полупроводниковой пластине вне мембраны, и дифференциальный усилитель, связанный по входу с измерительными диагоналями мостов, отличающийся

тем, что, с целью повышения точности и технологичности, в него введены два балансировочных резистора, которые сформированы из материала полупроводниковой пластины и расположены на пластине вне зоны

мембраны, при этом каждый балансировочный резистор включен в идентичное плечо измерительного и компенсационного мостов.